DE102012110701A1 - Heat exchanger for a refrigerant circuit - Google Patents

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DE102012110701A1
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Tobias Haas
Marc Graaf
Milan Moravek
Jiri Dobner
Ján Greguš-Kollár
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen bidirektional durchströmbaren Wärmeübertrager (1) eines Kältemittelkreislaufes einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges. Die Klimaanlage ist für einen kombinierten Betrieb im Kälteanlagen- und Heizmodus und der Wärmeübertrager (1) ausgebildet, wobei die Strömungsrichtung des Kältemittels vom Betriebsmodus abhängig ist. Ein erster, mehrflutig ausgebildeter Wärmeübertrager (1) weist Sammelrohre (2, 3), Strömungspfade, welche jeweils zu einer Flut zugeordnet sind, und Mittel zur Unterteilung des inneren Volumens mindestens eines Sammelrohres (2, 3) in voneinander unabhängige Bereiche auf. Die erste Flut des Wärmeübertragers (1) ist mit einem größeren Strömungsquerschnitt sowie einer größeren Wärmeübertragungsfläche als die letzte Flut ausgebildet. Bei einem zweiten Wärmeübertrager (1) ist ein Kältemitteldurchlass (4) mit einem Anschlussblock (28) für den Anschluss einer Kältemittelleitung (27) ausgebildet, wobei zwischen dem Sammelrohr (2) und dem Anschlussblock (28) eine als zusätzliche Fluid-Verbindung zum Kältemitteldurchlass (4) ausgebildete Kurzschlussleitung (29) angeordnet ist. Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung zur Unterteilung des inneren Volumens eines Sammelrohres (2, 3) eines Wärmeübertragers (1). Innerhalb des Sammelrohres (2, 3) ist mindestens ein bewegliches Trennelement (13, 13') angeordnet, welches auf dem Differenzdruckprinzip basierend ausgebildet ist und je nach Ausrichtung innerhalb des Sammelrohres (2, 3) und anliegender Druckdifferenz eine Öffnung freigibt oder verschließt.The invention relates to a bidirectional heat exchanger (1) of a refrigerant circuit of an air conditioning system of a motor vehicle. The air conditioning system is designed for combined operation in refrigeration and heating mode and the heat exchanger (1), the direction of flow of the refrigerant being dependent on the operating mode. A first, multi-flow heat exchanger (1) has manifolds (2, 3), flow paths which are each assigned to a flow, and means for dividing the inner volume of at least one manifold (2, 3) into independent areas. The first flow of the heat exchanger (1) is designed with a larger flow cross-section and a larger heat transfer surface than the last flow. In a second heat exchanger (1), a refrigerant passage (4) with a connection block (28) for connecting a refrigerant line (27) is formed, with one as an additional fluid connection to the refrigerant passage between the collecting pipe (2) and the connection block (28) (4) formed short-circuit line (29) is arranged. The invention also relates to a device for subdividing the inner volume of a collecting pipe (2, 3) of a heat exchanger (1). Inside the manifold (2, 3) there is at least one movable separating element (13, 13 ') which is based on the differential pressure principle and, depending on the orientation within the manifold (2, 3) and the pressure difference present, opens or closes an opening.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager eines Kältemittelkreislaufes einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges. Der Wärmeübertrager weist Sammelrohre auf und ist mehrflutig sowie bidirektional durchströmbar ausgebildet. Die Klimaanlage ist für einen kombinierten Betrieb im Kälteanlagen- und Heizmodus vorgesehen. Die Strömungsrichtung des Kältemittels im Inneren des Wärmeübertragers ist vom Betriebsmodus abhängig. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung zur Unterteilung des inneren Volumens des Sammelrohres und zur Strömungsumlenkung des Fluids im Sammelrohr eines Wärmeübertragers.The invention relates to a heat exchanger of a refrigerant circuit of an air conditioning system of a motor vehicle. The heat exchanger has manifolds and is formed mehrflutig and bidirectional flow. The air conditioner is intended for combined operation in refrigeration and heating modes. The flow direction of the refrigerant inside the heat exchanger depends on the operating mode. The invention further relates to a device for dividing the inner volume of the manifold and for the flow deflection of the fluid in the manifold of a heat exchanger.

Herkömmliche Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen sind als kombinierte Kälteanlagen- und Wärmepumpensysteme ausgebildet. Der im Kälteanlagenmodus als Kondensator zur Wärmeabgabe vom Kältemittel an die Umgebungsluft vorgesehene Wärmeübertrager wird im Wärmepumpenmodus als Verdampfer zur Wärmeaufnahme aus der Umgebungsluft betrieben.Conventional air conditioning systems in motor vehicles are designed as combined refrigeration system and heat pump systems. The heat exchanger provided in the cooling system mode as a condenser for dissipating heat from the refrigerant to the ambient air is operated in the heat pump mode as an evaporator for absorbing heat from the ambient air.

Nach dem Stand der Technik sind als Kondensatoren eingesetzte Wärmeübertrager als mehrflutige Wärmeübertrager, beispielsweise mit einer Unterkühlstrecke und einem integrierten Hochdrucksammler, ausgebildet. Im Kältemittelkreislauf von automobilen Klimaanlagen weisen die Kondensatoren üblicherweise zwei oder vier Fluten auf. Die wärmeübertragende Fläche wird aus Flachrohrprofilen ausgebildet, welche luftseitig mittels Rippen verbunden werden. Bei der Herstellung des Wärmeübertragers werden die Flachrohrprofile kältemittelseitig mit beiden Enden in geschlitzte Sammelrohre eingesteckt und verlötet. Zur Umlenkung der Richtung des Kältemittelmassenstromes sind Trennelemente vorgesehen. In die Außenseite des Sammelrohrs wird an der Position der gewünschten Umlenkung ein Schlitz in die Wandung eingebracht, beispielsweise durch Fräsen oder Stanzen, und der Strömungsquerschnitt des Sammelrohrs mit einem gestanzten Plättchen verschlossen. Das Plättchen entspricht dabei dem Trennelement. Mittels der Verwendung der Trennelemente wird der Wärmeübertrager zum Beispiel in zwei oder vier Teilbereiche, die sogenannten Fluten, aufgeteilt. Der Einsatz einer Anzahl n Trennelemente bewirkt die Aufteilung des Wärmeübertragers kältemittelseitig in eine Anzahl von n + 1 Fluten. Speziell bei Wärmeübertragern, welche beim Betrieb im Kälteanlagenmodus von Klimaanlagen als Kondensatoren eingesetzt werden, gehört bei Systemen mit thermostatischen Expansionsventilen ein zwischen der vorletzten und der letzten Flut angeordneter Hochdrucksammler zum Stand der Technik. Der Sammler ist am Kondensator angeordnet ausgebildet. Im Sammler werden die Phasen des fast vollständig kondensierten Kältemittels voneinander getrennt. Das abgeschiedene flüssige Kältemittel strömt im Anschluss durch die letzte Flut des Kondensators. Die letzte Flut wird damit bevorzugt mit flüssigem Kältemittel beaufschlagt, welches eine deutlich höhere Dichte als das gasförmige Kältemittel aufweist und einen geringeren Strömungsquerschnitt als das Zwei-Phasen-Gemisch benötigt. Aus diesem Grund wird im Stand der Technik die letzte Flut als Unterkühlstrecke mit signifikant weniger Flachrohren als die vorherigen Fluten ausgebildet. Zusätzlich kann der Kondensator ein Filtersieb und ein Trocknungsmittel aufweisen.According to the prior art, heat exchangers used as condensers are designed as multi-flow heat exchangers, for example with a subcooling section and an integrated high-pressure collector. In the refrigerant circuit of automotive air conditioning systems, the capacitors usually have two or four floods. The heat-transferring surface is formed from flat tube profiles, which are connected on the air side by means of ribs. In the manufacture of the heat exchanger, the flat tube profiles are inserted and soldered on the refrigerant side with both ends in slotted headers. For deflecting the direction of the refrigerant mass flow separating elements are provided. In the outside of the manifold, a slot is introduced into the wall at the position of the desired deflection, for example by milling or punching, and closed the flow cross-section of the manifold with a stamped plate. The plate corresponds to the separating element. By means of the use of the separating elements, the heat exchanger is divided, for example, into two or four subregions, the so-called floods. The use of a number n separating elements causes the distribution of the heat exchanger refrigerant side in a number of n + 1 floods. Especially in heat exchangers, which are used as condensers when operating in the refrigeration system mode of air conditioners, belongs in systems with thermostatic expansion valves arranged between the penultimate and the last high-pressure accumulator to the prior art. The collector is arranged on the capacitor. In the collector, the phases of the almost completely condensed refrigerant are separated from each other. The separated liquid refrigerant then flows through the last flood of the condenser. The last flood is thus preferably applied with liquid refrigerant, which has a significantly higher density than the gaseous refrigerant and a smaller flow area than the two-phase mixture needed. For this reason, in the prior art, the last tide is formed as subcooling with significantly less flat tubes than the previous tides. In addition, the condenser may include a filter screen and a desiccant.

Beim Betrieb des Kältemittelkreislaufes im Wärmepumpenmodus wird der gleiche Wärmeübertrager als Verdampfer genutzt. Dabei wird das Kältemittel auf ein Druckniveau expandiert, dessen zugehörige Sättigungstemperatur niedriger ist als die Temperatur der Umgebungsluft. Das Kältemittel nimmt dabei Wärme aus der Umgebungsluft auf und verdampft. Das expandierte zweiphasige Kältemittel durchströmt die ursprüngliche Unterkühlstrecke und verdampft. Dieser Abschnitt des nunmehr als Verdampfer betriebenen Wärmeübertragers, welcher eigentlich für die Durchströmung mit flüssigem Kältemittel und erheblich größerer Dichte mit einer geringen Flachrohranzahl und somit geringerem Strömungsquerschnitt ausgelegt ist, wird im Wärmepumpenmodus einen sehr hohen Druckverlust aufweisen, da sich mit zunehmender Verdampfung die Dichte des Kältemittels verringert. Aufgrund des niedrigen Druckniveaus ist die Dichte des Kältemittels beim Betrieb im Wärmepumpenmodus auf der Niederdruckseite des Kältemittelkreislaufes sehr gering, sodass zusätzliche Strömungsdruckverluste die Leistungsfähigkeit und die Effizienz des Wärmepumpensystems signifikant negativ beeinflussen.When operating the refrigerant circuit in the heat pump mode, the same heat exchanger is used as evaporator. In this case, the refrigerant is expanded to a pressure level whose associated saturation temperature is lower than the temperature of the ambient air. The refrigerant absorbs heat from the ambient air and evaporates. The expanded two-phase refrigerant flows through the original subcooling section and evaporates. This section of the now operated as an evaporator heat exchanger, which is actually designed for the flow with liquid refrigerant and significantly greater density with a small number of flat tubes and thus smaller flow cross-section will have a very high pressure drop in heat pump mode, as with increasing evaporation, the density of the refrigerant reduced. Due to the low pressure level, the density of the refrigerant when operating in the heat pump mode on the low pressure side of the refrigerant circuit is very low, so that additional flow pressure losses significantly affect the performance and efficiency of the heat pump system negative.

Zudem besteht beim Betrieb von Wärmepumpen mit einem Kältemittelkreislauf und Umgebungsluft als Wärmequelle bei Umgebungstemperaturen von weniger als 0°C die Gefahr des Vereisens der Wärmeübertragungsflächen des als Verdampfer betriebenen Wärmeübertragers. Die mehrflutige Konstruktion des Wärmeübertragers, welche auf Grund der geringen Saugdichte des Kältemittels hohe kältemittelseitige Druckverluste bewirkt, führt zu einer zusätzlichen Absenkung der Oberflächentemperatur des Wärmeübertragers und somit zu einer Erhöhung des Risikos der Vereisung.In addition, when operating heat pumps with a refrigerant circuit and ambient air as the heat source at ambient temperatures of less than 0 ° C, the risk of icing of the heat transfer surfaces of the operated as an evaporator heat exchanger. The multi-flow construction of the heat exchanger, which causes high refrigerant side pressure drops due to the low suction density of the refrigerant, leads to an additional lowering of the surface temperature of the heat exchanger and thus to an increase in the risk of icing.

Es sind Anordnungen von Komponenten in Kältemittelkreisläufen bekannt, bei denen der für die Beaufschlagung mit Außenluft ausgebildete Wärmeübertrager kältemittelseitig mit wechselnder Strömungsrichtung betrieben wird. Dabei wird der Wärmeübertrager derart beaufschlagt, dass das Kältemittel beim Betrieb im Kälteanlagenmodus als Kondensator in einer ersten Strömungsrichtung durchströmt wird, während der Wärmeübertrager beim Betrieb im Wärmepumpenmodus als Verdampfer in einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung durchströmt wird. Die Druckverluste des Kältemittels, insbesondere beim Betrieb des Wärmeübertragers als Verdampfer im Wärmepumpenmodus, werden damit verringert. Die Unterkühlstrecke des Kondensators im Kälteanlagenmodus wird im Wärmepumpenmodus somit nicht mit nahezu vollständig verdampftem oder gar überhitztem Kältemittel, sondern Kältemittel im zweiphasigen Zustand nach der Entspannung mit einer deutlich höheren Dichte durchströmt. Die nachteiligen sehr hohen Druckverluste im Wärmepumpenmodus werden allerdings nur verringert und nicht auf ein Optimum reduziert.There are arrangements of components in refrigerant circuits are known in which the formed for the application of external air heat exchanger is operated on the refrigerant side with changing flow direction. In this case, the heat exchanger is acted upon such that the refrigerant is flowed through during operation in the refrigeration plant mode as a condenser in a first flow direction, while the heat exchanger during operation in the Heat pump mode is flowed through as an evaporator in a second direction opposite to the first direction. The pressure losses of the refrigerant, in particular during operation of the heat exchanger as an evaporator in the heat pump mode, are thus reduced. The subcooling of the condenser in the refrigeration system mode is thus not flowed through in the heat pump mode with almost completely vaporized or even superheated refrigerant, but refrigerant in the two-phase state after relaxation with a much higher density. However, the disadvantageous very high pressure losses in the heat pump mode are only reduced and not reduced to an optimum.

Aus dem Stand der Technik geht auch hervor, wie mit einem im Kältemittelkreislauf bidirektional durchströmbar eingebundenen Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel und der Umgebungsluft eine Vereisung der Wärmeübertragungsflächen beim Betrieb im Wärmepumpenmodus regelungstechnisch verhindert werden kann. Der Vorgang der Vereisung wird dabei beispielsweise entweder durch Abschalten der Wärmepumpe bei Umgebungstemperaturen von weniger als 0°C vermieden oder der Kältemittelkreislauf wird zum Abtauen des Wärmeübertragers vom Wärmepumpenmodus in den Kälteanlagenmodus umgeschaltet und zumindest kurzzeitig im Kälteanlagenmodus betrieben. Allerdings führen die angegebenen Methoden zu einer sehr starken Leistungsreduzierung der Klimaanlage.From the state of the art also shows how with a bidirectionally flow-through integrated in the refrigerant circuit heat exchanger for heat transfer between the refrigerant and the ambient air icing of the heat transfer surfaces during operation in heat pump mode can be prevented control technology. The process of icing is avoided, for example, either by switching off the heat pump at ambient temperatures of less than 0 ° C or the refrigerant circuit is switched to defrost the heat exchanger from the heat pump mode in the refrigeration system mode and operated at least temporarily in the refrigeration system mode. However, the methods given lead to a very strong reduction in performance of the air conditioner.

In der EP 1 895 255 B1 wird eine Wärmeübertrageranordnung mit zwei beabstandet, parallel zueinander angeordneten Verteilerrohren vorgeschlagen, zwischen welchen sich eine Vielzahl von Durchflussrohren erstreckt und eine Fluid-Verbindung mit den Verteilerrohren bilden, um ein Kältemittel zwischen den Verteilerrohren strömen zu lassen. Im ersten Verteilerrohr ist ein statischer Separator angeordnet, welcher den Hohlraum des Verteilerrohres in eine erste und eine zweite Kammer mit festen Anteilen teilt. Die Wärmeübertrageranordnung weist an den Verteilerrohren angeordnete Anschlüsse sowie eine externe Steuervorrichtung zum Umschalten zwischen einem Verdampfer-Modus und einem Kondensator-Modus auf. Die Anschlüsse werden dabei derart geöffnet oder geschlossen, dass das Kältemittel im Verdampfer-Modus einflutig und im Kondensator-Modus mehrflutig durch alle Durchflussrohre zirkuliert. Die Wärmeübertrageranordnung ist im Verdampfer-Modus beispielsweise auch zweiflutig durchströmbar, wobei dann im Kondensator-Modus mehr als zwei Fluten durchströmt werden.In the EP 1 895 255 B1 For example, there is provided a heat exchanger assembly having two spaced, parallel manifolds between which a plurality of flow tubes extend and form a fluid connection with the manifolds for flowing a refrigerant between the manifolds. In the first manifold, a static separator is arranged, which divides the cavity of the manifold into a first and a second chamber with fixed portions. The heat exchanger assembly has terminals disposed on the manifolds and an external controller for switching between an evaporator mode and a capacitor mode. The connections are opened or closed in such a way that the refrigerant circulates in the evaporator mode in single-flow and in the condenser mode in multiple-flow through all flow tubes. The heat exchanger arrangement can also be flowed twice in the evaporator mode, for example, in which case more than two passages are flowed through in the condenser mode.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wärmeübertrager zur Verfügung zu stellen und zu verbessern, mit welchem sowohl beim Betrieb im Kälteanlagenmodus als auch beim Betrieb im Wärmepumpenmodus maximale Wärmeleistungen bei minimalem Platzbedarf übertragbar sind. Dabei ist der kältemittelseitige Druckverlust zu optimieren, auch um das Vereisungsrisiko beim Betrieb im Wärmepumpenmodus zu minimieren. Die Subkomponenten sowie das Herstellungsverfahren des Wärmeübertragers sollen keine zusätzlichen Kosten gegenüber bekannten Systemen verursachen. Dabei soll der Wärmeübertrager zudem für den Einsatz einer Regelungstechnik zur Vermeidung von Vereisung ausbildbar sein.The object of the present invention is to provide and improve a heat exchanger with which maximum heat outputs can be transmitted with minimal space requirements, both during operation in the refrigeration system mode and during operation in the heat pump mode. In this case, the refrigerant-side pressure loss is to be optimized, also to minimize the risk of icing when operating in heat pump mode. The subcomponents as well as the manufacturing process of the heat exchanger should not cause any additional costs compared to known systems. In this case, the heat exchanger should also be designed for the use of control technology to prevent icing.

Die Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Wärmeübertrager gelöst, welcher als Komponente eines Kältemittelkreislaufes einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges ausgebildet ist. Die Klimaanlage ist für einen kombinierten Betrieb im Kälteanlagen- und Heizmodus vorgesehen. Der Wärmeübertrager weist ein erstes und ein zweites Sammelrohr, einen ersten und einen zweiten Kältemitteldurchlass zum Durchströmen des Kältemittels, eine Mehrzahl an Strömungspfaden sowie Mittel zur Unterteilung des inneren Volumens mindestens eines Sammelrohres in voneinander unabhängige Bereiche auf. Die Sammelrohre sind beabstandet, parallel zueinander ausgerichtet. Die Strömungspfade sind als parallel zueinander angeordnete Fluid-Verbindungen zwischen den Sammelrohren ausgebildet und jeweils zu einer Flut zugeordnet. Der Wärmeübertrager ist mehrflutig sowie bidirektional durchströmbar ausgebildet, wobei die Strömungsrichtung des Kältemittels im Inneren des Wärmeübertragers vom Betriebsmodus der Klimaanlage abhängig ist. Die Strömungsrichtung des Kältemittels im Kälteanlagenmodus ist dabei entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Kältemittels im Wärmepumpenmodus gerichtet. Die Sammelrohre dienen je nach Strömungsrichtung des Kältemittels und betrachtetem Bereich innerhalb des Sammelrohres auch als Verteiler des Kältemittels auf die unterschiedlichen Strömungspfade. Die Sammelrohre können, entsprechend ihrer differenzierten Funktion, auch als Verteilerrohre bezeichnet werden. Nach der Konzeption der Erfindung weist die erste Flut des Wärmeübertragers in Strömungsrichtung des Kältemittels im Kälteanlagenmodus einen größeren Strömungsquerschnitt sowie eine größere Wärmeübertragungsfläche auf als die letzte Flut. Zudem ist der erste Kältemitteldurchlass zum Einströmen des Kältemittels in Strömungsrichtung des Kältemittels im Kälteanlagenmodus mit einem größeren oder gleich großen Strömungsquerschnitt ausgebildet wie der zweite Kältemitteldurchlass zum Ausströmen des Kältemittels.The object is achieved by a heat exchanger according to the invention, which is designed as a component of a refrigerant circuit of an air conditioning system of a motor vehicle. The air conditioner is intended for combined operation in refrigeration and heating modes. The heat exchanger has a first and a second manifold, a first and a second refrigerant passage for flowing through the refrigerant, a plurality of flow paths and means for dividing the inner volume of at least one collecting tube into independent regions. The headers are spaced, aligned parallel to each other. The flow paths are formed as mutually parallel fluid connections between the headers and each associated with a flood. The heat exchanger is formed mehrflutig and bi-directionally permeable, wherein the flow direction of the refrigerant in the interior of the heat exchanger is dependent on the operating mode of the air conditioner. The flow direction of the refrigerant in the refrigeration system mode is directed opposite to the flow direction of the refrigerant in the heat pump mode. Depending on the direction of flow of the refrigerant and the area under consideration within the collecting tube, the collecting tubes also serve as distributors of the refrigerant to the different flow paths. The headers can, according to their differentiated function, also referred to as distribution pipes. According to the concept of the invention, the first flow of the heat exchanger in the flow direction of the refrigerant in the refrigeration system mode has a larger flow cross-section and a larger heat transfer surface than the last flood. In addition, the first refrigerant passage for flowing the refrigerant in the flow direction of the refrigerant in the refrigeration system mode is formed with a larger or equal flow cross section as the second refrigerant passage for discharging the refrigerant.

Der Wärmeübertrager ist bevorzugt als ein Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager: zur Wärmezufuhr von der Umgebungsluft an das Kältemittel und zur Wärmeabgabe vom Kältemittel an die dem Fahrgastraum zuzuführende Luft oder die Umgebungsluft ausgebildet. Im Kälteanlagenmodus als erstem Betriebsmodus der Klimaanlage wird der Wärmeübertrager als Kondensator/Gaskühler betrieben. Im Wärmepumpenmodus mit Umgebungsluft als Wärmequelle wird der Wärmeübertrager als Verdampfer mit Kältemittel beaufschlagt. Der Wärmeübertrager kann dabei ohne Unterkühlstrecke ausgebildet und in einem Kältemittelkreislauf ohne Sammler angeordnet sein. Das Kältemittel kann im Kälteanlagenmodus durch mindestens zwei Fluten des Wärmeübertragers strömen.The heat exchanger is preferably designed as a refrigerant-air heat exchanger: for supplying heat from the ambient air to the refrigerant and for dissipating heat from the refrigerant to the air or ambient air to be supplied to the passenger compartment. In the refrigeration system mode first Operating mode of the air conditioner, the heat exchanger is operated as a condenser / gas cooler. In heat pump mode with ambient air as the heat source of the heat exchanger is acted as evaporator with refrigerant. The heat exchanger can be formed without subcooling and arranged in a refrigerant circuit without a collector. The refrigerant can flow through at least two floods of the heat exchanger in the refrigeration system mode.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weist der erste Kältemitteldurchlass zum Einströmen des Kältemittels beim Betrieb im Kälteanlagenmodus einen inneren Durchmesser von größer als 8 mm auf. Der Durchmesser liegt dabei bevorzugt in einem Bereich von 10 mm bis 14 mm. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der zweite Kältemitteldurchlass zum Ausströmen des Kältemittels beim Betrieb im Kälteanlagenmodus einen inneren Durchmesser von größer als 6 mm auf. Der Durchmesser liegt dabei bevorzugt in einem Bereich von 6 mm bis 19 mm.According to one embodiment of the invention, the first refrigerant passage for the inflow of the refrigerant when operating in the refrigeration system mode has an inner diameter of greater than 8 mm. The diameter is preferably in a range of 10 mm to 14 mm. According to a further embodiment of the invention, the second refrigerant passage for discharging the refrigerant when operating in the refrigeration system mode has an inner diameter of greater than 6 mm. The diameter is preferably in a range of 6 mm to 19 mm.

Die Aufgabe wird zudem durch einen erfindungsgemäßen Wärmeübertrager eines Kältemittelkreislaufes einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges gelöst, welcher ein Sammelrohr, parallel zueinander angeordnete Strömungspfade sowie mindestens zwei Kältemitteldurchlässe aufweist. Der Wärmeübertrager ist bidirektional durchströmbar und die Strömungsrichtung des Kältemittels im Inneren des Wärmeübertragers ist vom Betriebsmodus der Klimaanlage abhängig. Das Kältemittel durchströmt je nach Strömungsrichtung die Strömungspfade, das Sammelrohr und den Kältemitteldurchlass oder den Kältemitteldurchlass, das Sammelrohr und die Strömungspfade nacheinander. Der Kältemitteldurchlass ist an der entgegengesetzt zum Sammelrohr ausgerichteten Seite mit einem Anschlussblock für den Anschluss einer Kältemittelleitung des Kältemittelkreislaufes ausgebildet. Konzeptionsgemäß ist zwischen dem Sammelrohr und dem Anschlussblock als zusätzliche Fluid-Verbindung zum Kältemitteldurchlass eine Kurzschlussleitung angeordnet. Die Kurzschlussleitung stellt somit eine zum Kältemitteldurchlass parallele Verbindung zwischen dem Sammelrohr und dem Anschlussblock dar.The object is also achieved by a heat exchanger according to the invention of a refrigerant circuit of an air conditioning system of a motor vehicle, which has a manifold, parallel flow paths and at least two refrigerant passages. The heat exchanger is bi-directionally permeable and the flow direction of the refrigerant inside the heat exchanger is dependent on the operating mode of the air conditioning. Depending on the flow direction, the refrigerant flows through the flow paths, the collecting pipe and the refrigerant passage or the refrigerant passage, the collecting pipe and the flow paths one after the other. The refrigerant passage is formed on the opposite side to the collecting pipe side with a connection block for connecting a refrigerant pipe of the refrigerant circuit. According to the concept, a short-circuit line is arranged between the collecting tube and the connection block as an additional fluid connection to the refrigerant passage. The short-circuit line thus represents a connection parallel to the refrigerant passage between the manifold and the terminal block.

Die Sammelrohre der erfindungsgemäßen Wärmeübertrager sind bevorzugt vertikal ausgerichtet und horizontal zueinander beabstandet angeordnet. Die Strömungspfade sind horizontal ausgerichtet und vertikal zueinander beabstandet angeordnet. Die einzelnen, als Fluid-Verbindungen zwischen den Sammelrohren angeordneten Strömungspfade werden vorteilhaft aus Flachrohrprofilen ausgebildet. Die Flachrohrprofile weisen dabei eine Tiefe von weniger als 20 mm auf. Die Tiefe der Flachrohrprofile liegt bevorzugt in einem Bereich von 10 mm bis 18 mm. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind zwischen den Flachrohrprofilen luftseitig Rippen angeordnet, welche die gleiche Tiefe wie die Flachrohrprofile aufweisen. Unter der Tiefe ist dabei die Abmessung der Flachrohrprofile in Strömungsrichtung der Luft und senkrecht zur Längsrichtung, in welcher das Fluid strömt, zu verstehen. Die Sammelrohre sind vorteilhaft einteilig oder zweiteilig ausgebildet und weisen einen Durchmesser beziehungsweise eine Breite auf, welche größer ist als die Tiefe der Flachrohrprofile.The headers of the heat exchanger according to the invention are preferably vertically aligned and arranged horizontally spaced from each other. The flow paths are horizontally aligned and arranged vertically spaced from each other. The individual flow paths arranged as fluid connections between the headers are advantageously formed from flat tube profiles. The flat tube profiles have a depth of less than 20 mm. The depth of the flat tube profiles is preferably in a range of 10 mm to 18 mm. According to one embodiment of the invention, ribs are arranged on the air side between the flat tube profiles, which have the same depth as the flat tube profiles. Under the depth of the dimension of the flat tube profiles in the flow direction of the air and perpendicular to the longitudinal direction in which the fluid flows, to understand. The headers are advantageously formed in one or two parts and have a diameter or a width which is greater than the depth of the flat tube profiles.

Die unterschiedliche Anzahl der vom Kältemittel durchströmten Fluten wird abhängig vom Betriebsmodus der Klimaanlage und damit abhängig von der Strömungsrichtung des Kältemittels durch den Wärmeübertrager vorteilhaft angepasst, um die kältemittelseitigen Druckverluste zu minimieren und damit das Risiko der Vereisung der Wärmeübertragungsfläche beim Betrieb im Wärmepumpenmodus zu verringern. Zudem wird die übertragene Wärmeleistung beim Betrieb im Kälteanlagenmodus optimiert.Depending on the operating mode of the air conditioning system and thus dependent on the flow direction of the refrigerant through the heat exchanger, the different number of floods traversed by the refrigerant is advantageously adjusted in order to minimize the refrigerant side pressure losses and thus reduce the risk of icing of the heat transfer surface when operating in heat pump mode. In addition, the transmitted heat output is optimized during operation in the refrigeration system mode.

Nach einer ersten alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist der Wärmeübertrager zweiflutig durchströmbar ausgebildet, wobei in Strömungsrichtung des Kältemittels im Kälteanlagenmodus das Verhältnis der Anzahl der Flachrohrprofile der ersten Flut zur zweiten Flut im Bereich von 3 bis 5 liegt. Das Verhältnis liegt bevorzugt in einem Bereich von 3,5 bis 4,5.According to a first alternative embodiment of the invention, the heat exchanger is formed in a double-flow configuration, wherein the ratio of the number of flat tube profiles of the first flow to the second flow is in the range from 3 to 5 in the flow direction of the refrigerant in the refrigeration system mode. The ratio is preferably in a range of 3.5 to 4.5.

Nach einer zweiten alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist der Wärmeübertrager vierflutig durchströmbar ausgebildet, wobei in Strömungsrichtung des Kältemittels im Kälteanlagenmodus das Verhältnis der Anzahlen der Flachrohrprofile der nacheinander durchströmten Fluten 19:13:10:6 beträgt. Die Flachrohrprofile weisen dabei vorteilhaft eine Tiefe im Bereich von 15 mm bis 17 mm und eine Höhe im Bereich von 1,0 mm bis 1,6 mm auf. Unter der Höhe ist dabei die Abmessung der Flachrohrprofile senkrecht zur Strömungsrichtung der Luft und senkrecht zur Längsrichtung, in welcher das Fluid strömt, zu verstehen.According to a second alternative embodiment of the invention, the heat exchanger is designed to flow in four-flow, wherein in the flow direction of the refrigerant in the refrigeration system mode, the ratio of the numbers of flat tube profiles of successively flowed through flows 19: 13: 10: 6. The flat tube profiles advantageously have a depth in the range of 15 mm to 17 mm and a height in the range of 1.0 mm to 1.6 mm. Under the height while the dimension of the flat tube profiles perpendicular to the flow direction of the air and perpendicular to the longitudinal direction in which the fluid flows, to understand.

Die Aufgabe wird des Weiteren mittels einer Vorrichtung zur Unterteilung des inneren Volumens des Sammelrohres und zur Strömungsumlenkung des Fluids im Sammelrohr eines Wärmeübertragers gelöst. Nach der Konzeption der Erfindung ist innerhalb des Sammelrohres mindestens ein bewegliches Trennelement angeordnet. Die Bewegung des Trennelementes basiert dabei auf dem Differenzdruckprinzip und der Ausrichtung des Trennelementes innerhalb des Sammelrohres. Je nach anliegender Druckdifferenz auf den unterschiedlichen Seiten und der Ausrichtung des Trennelementes wird vom Trennelement eine Öffnung als Durchlass für das Fluid freigeben oder verschlossen. Das bewegliche Trennelement weist ein geradlinig bewegliches Verschlusselement und ein Anschlagselement auf. Im geschlossenen Zustand liegt das Verschlusselement am Anschlagselement an. Das Verschlusselement und damit das Trennelement sind in Richtung des vertikal ausgerichteten Sammelrohres angeordnet, welche im Folgenden auch als Längsrichtung bezeichnet wird.The object is further achieved by means of a device for dividing the inner volume of the manifold and for the flow deflection of the fluid in the manifold of a heat exchanger. According to the concept of the invention, at least one movable separating element is arranged within the collecting tube. The movement of the separating element is based on the differential pressure principle and the orientation of the separating element within the collecting tube. Depending on the applied pressure difference on the different sides and the orientation of the separating element, an opening as a passage for the fluid is released or closed by the separating element. The movable separating element has a rectilinearly movable closure element and a stop element. In the closed state, the closure element bears against the stop element. The closure element and thus the separating element are arranged in the direction of the vertically oriented collecting tube, which is also referred to below as the longitudinal direction.

Das Trennelement ist mit dem Anschlagselement und dem Verschlusselement bevorzugt mehrteilig ausgebildet. Das Anschlagselement weist vorteilhaft eine äußere Kontur auf, welche mit der inneren Kontur des Sammelrohres derart korrespondiert, dass zwischen den Konturen ein schmaler Spalt zum Verlöten mit einer Toleranz von +/–0,1 mm, bevorzugt +/–0,05 mm verbleibt.The separating element is preferably formed in several parts with the stop element and the closure element. The stop element advantageously has an outer contour which corresponds to the inner contour of the collecting tube such that a narrow gap for soldering remains between the contours with a tolerance of +/- 0.1 mm, preferably +/- 0.05 mm.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Anschlagselement eine innere Kontur auf, welche eine Öffnung als Strömungsquerschnitt für das Fluid ausbildet. Die Öffnung wird im geschlossenen Zustand des Trennelementes durch das Verschlusselement verschlossen. Von Vorteil ist, dass das Verschlusselement in einer Längsrichtung L geradlinig beweglich ausgebildet ist.According to a preferred embodiment of the invention, the stop element has an inner contour which forms an opening as a flow cross-section for the fluid. The opening is closed by the closure element in the closed state of the separating element. It is advantageous that the closure element is designed to be movable in a straight line in a longitudinal direction L.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Trennelement Mittel zur Führung der Bewegung des beweglichen Verschlusselementes relativ zum Anschlagselement auf. Nach einer ersten alternativen Ausgestaltung sind die innere Kontur des Anschlagselementes mit Ausformungen und das Verschlusselement mit einem Führungselement ausgebildet. Das Führungselement weist dabei bevorzugt die Form eines Stiftes auf, welcher sich senkrecht zur vom Verschlusselement aufgespannten Ebene in Längsrichtung L erstreckend, am Verschlusselement angeordnet ist. Das Führungselement ist an den Ausformungen anliegend in Längsrichtung L beweglich gehaltert. Die Ausformungen des Anschlagelementes und das Führungselement bilden damit eine Führung für das bewegliche Verschlusselement aus. Nach einer zweiten alternativen Ausgestaltung ist das Trennelement mit Führungselementen zur Führung des beweglichen Verschlusselementes ausgebildet. Die Führungselemente sind dabei gleichmäßig am Umfang der inneren Kontur des Anschlagselementes am Anschlagselement angeordnet und als Kreissegmente mit einer Stufe ausgebildet. Die innere Kontur ist bevorzugt als kreisrunde Öffnung ausgebildet. Die zum Kreismittelpunkt hin ausgerichteten, kreisbogenförmigen Flächen der Stufe, welche auf dem Anschlagselement aufsitzen, sind zur Führung des beweglichen Verschlusselementes vorgesehen und korrespondieren mit der Seitenfläche des Verschlusselementes. Die Führungselemente sind zudem vorteilhaft als Auflage und Befestigung eines zweiten Anschlagselementes für das Verschlusselement ausgebildet.According to a development of the invention, the separating element has means for guiding the movement of the movable closing element relative to the stop element. According to a first alternative embodiment, the inner contour of the stop element with formations and the closure element are formed with a guide element. The guide element preferably has the shape of a pin, which is arranged perpendicular to the plane spanned by the closure element in the longitudinal direction L extending on the closure element. The guide element is movably supported on the formations in the longitudinal direction L. The formations of the stop element and the guide element thus form a guide for the movable closure element. According to a second alternative embodiment, the separating element is formed with guide elements for guiding the movable closure element. The guide elements are arranged uniformly on the circumference of the inner contour of the stop element on the stop element and formed as a circle segments with a step. The inner contour is preferably formed as a circular opening. The circular arc-shaped surfaces of the step, which are aligned with the center of the circle and which rest on the stop element, are provided for guiding the movable closure element and correspond with the side surface of the closure element. The guide elements are also advantageously designed as a support and attachment of a second stop element for the closure element.

Das zweite Anschlagselement ist bevorzugt in Höhe der Stufe des Führungselementes beabstandet zum ersten Anschlagselement angeordnet. Das Verschlusselement ist dabei vorteilhaft in Längsrichtung beweglich zwischen den Anschlagselementen gehaltert und kreisrund ausgebildet. Am äußeren Umfang des Verschlusselementes sind in der Längsrichtung ausgerichtet Öffnungen vorgesehen, welche von besonderem Vorteil derart ausgebildet sind, dass beim Anliegen des Verschlusselementes am Anschlagselement mindestens jeweils ein Teil der Öffnung einen Durchlass für das Fluid freigeben.The second stop element is preferably arranged at the level of the step of the guide element spaced from the first stop element. The closure element is advantageously supported in the longitudinal direction movable between the stop elements and formed circular. On the outer circumference of the closure element openings are provided aligned in the longitudinal direction, which are particularly advantageously designed such that release at least one part of the opening release a passage for the fluid when abutment of the closure element on the stop element.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Mittel zur Führung der Bewegung des Verschlusselementes relativ zum Anschlagselement eine Verdrehung des Verschlusselementes verhindernd ausgebildet.According to a further embodiment of the invention, the means for guiding the movement of the closure element are designed to prevent rotation of the closure element relative to the stop element.

Nach der Konzeption der Erfindung ist der erfindungsgemäße Wärmeübertrager innerhalb eines Sammelrohres mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Unterteilung des inneren Volumens des Sammelrohres und zur Strömungsumlenkung des Fluids ausgebildet. Durch die Anordnung der Vorrichtung sind der Strömungsquerschnitt und/oder die Wärmeübertragungsfläche des Wärmeübertragers dynamisch veränderbar und können je nach Betriebsmodus und Bedarf angepasst werden.According to the concept of the invention, the heat exchanger according to the invention is formed within a collecting tube with a device according to the invention for dividing the inner volume of the collecting tube and for the flow deflection of the fluid. The arrangement of the device, the flow cross-section and / or the heat transfer surface of the heat exchanger are dynamically changeable and can be adjusted depending on the operating mode and needs.

Bevorzugte Fluide sind Kältemittel als phasenwechselnde Wärmeträger, wie Kohlendioxid (R744), R134a, HFO1234yf oder Kältemittelgemische.Preferred fluids are refrigerants as phase-changing heat carriers, such as carbon dioxide (R744), R134a, HFO1234yf or refrigerant mixtures.

Weitere Vorteile des Wärmeübertragers beziehungsweise der Vorrichtung zur Unterteilung des inneren Volumens des Sammelrohres eines Wärmeübertragers gegenüber dem Stand der Technik lassen sich folgendermaßen zusammenfassen:

  • – Flachrohrprofile, Sammelrohre und Rippenstrukturen als Subkomponenten sowie das Herstellungsverfahren des Wärmeübertragers verursachen keine zusätzlichen Kosten,
  • – in Bezug zu Wärmeübergang und Druckverlust optimierte Aufteilung der Wärmeübertragungsfläche im Kälteanlagen- und im Wärmepumpenmodus,
  • – Minimierung des Risikos der Vereisung im Wärmepumpenmodus,
  • – Vermeidung eines Leistungsverlustes der Klimaanlage beim Betrieb im Wärmepumpenmodus während des Abtauens,
  • – Übertragung der maximalen Leistung an das Kältemittel,
  • – Steigerung der Effizienz beim Betrieb eines (Zu-)Heizsystems, dabei Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und Erhöhung der Reichweite von Elektrofahrzeugen.
Further advantages of the heat exchanger or of the device for dividing the internal volume of the collecting tube of a heat exchanger compared with the prior art can be summarized as follows:
  • - Flat tube profiles, manifolds and ribbed structures as subcomponents, and the manufacturing process of the heat exchanger do not incur additional costs
  • Optimized distribution of the heat transfer surface in the refrigeration system and in the heat pump mode with respect to heat transfer and pressure loss,
  • - minimize the risk of icing in heat pump mode,
  • Avoidance of power loss of the air conditioner when operating in heat pump mode during defrosting,
  • Transmission of the maximum power to the refrigerant,
  • - Increasing the efficiency of operating a (Zu-) heating system, while reducing fuel consumption and increasing the range of electric vehicles.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen: Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:

1: zweiflutiger Wärmeübertrager als Kondensator/Gaskühler im Kälteanlagenmodus, 1 : double-flow heat exchanger as condenser / gas cooler in refrigeration system mode,

2: statisches Trennelement zur Anordnung innerhalb eines Sammelrohres in verschiedenen Ansichten, 2 : static separating element for arrangement inside a manifold in different views,

3a: dreiflutiger Wärmeübertrager mit Trennelementen im Sammelrohr, 3a : three-flow heat exchanger with separating elements in the manifold,

3b: geschlossenes, geradlinig bewegliches Verschlusselement eines Trennelementes, 3b : closed, rectilinearly movable closure element of a separating element,

3c: geöffnetes, geradlinig bewegliches Verschlusselement eines Trennelementes, 3c : opened, rectilinearly movable closure element of a separating element,

4a: Anordnung eines beweglichen Trennelementes in erster Ausführungsform innerhalb eines Sammelrohres, 4a : Arrangement of a movable separating element in the first embodiment within a collecting tube,

4b: geöffnetes Trennelement aus 4a in Vorderansicht, 4b : opened partition off 4a in front view,

4c: geöffnetes Trennelement aus 4a in Rückansicht, 4c : opened partition off 4a in rear view,

5a: bewegliches Trennelement in zweiter Ausführungsform im einbaufähigen Zustand, 5a : movable partition element in the second embodiment in the installable state,

5b: Explosionsdarstellung des Trennelementes aus 5a, 5b : Exploded view of the separating element 5a .

5c: Schnittdarstellung des Trennelementes aus 5a im geöffneten Zustand, 5c : Sectional view of the separating element 5a in the open state,

5d: Schnittdarstellung des Trennelementes aus 5a im geschlossenen Zustand, 5d : Sectional view of the separating element 5a when closed,

5e: Konstruktionsskizze des Trennelementes aus 5a und 5e : Construction sketch of the separating element 5a and

6: Anschlussblock am ersten Kältemitteldurchlass des ersten Sammelrohres mit einer Kurzschlussleitung. 6 : Connection block on the first refrigerant passage of the first manifold with a short circuit line.

In 1 ist ein Wärmeübertrager 1 in zweiflutiger Ausführung als Kondensator/Gaskühler im Kälteanlagenmodus nach dem Stand der Technik dargestellt. Der Wärmeübertrager 1 ist bevorzugt eine Komponente eines nicht dargestellten Kältemittelkreislaufes einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges. Das von einem Kältemittelverdichter verdichtete, gasförmige Kältemittel tritt mit hoher Temperatur durch den ersten Kältemitteldurchlass 4 in das erste Sammelrohr 2 des Wärmeübertragers 1 ein. Das erste Sammelrohr 2 weist ein statisches Trennelement 7 auf, welches das Sammelrohr 2 in zwei voneinander unabhängige und gegeneinander abgedichtete Bereiche aufteilt. Das statische Trennelement 7 ist beispielsweise als Blech ausgebildet. Im oberen Bereich wird das in das erste Sammelrohr 2 eingeleitete gasförmige Kältemittel gleichmäßig auf verschiedene Strömungspfade der ersten Flut aufgeteilt. Die Strömungspfade sind anhand von Pfeilen mit durchgezogenen Linien dargestellt. Das Kältemittel strömt durch die parallel zueinander angeordneten Strömungspfade in Strömungsrichtung 6 I vom ersten Sammelrohr 2 zum zweiten Sammelrohr 3. Die von einem aufgeteilten Kältemittelmassenstrom in gleicher Richtung parallel zueinander durchströmten Strömungskanäle beziehungsweise die Teilmassenströme des Kältemittels werden als Flut bezeichnet. Dabei weisen die Teilmassenströme des Kältemittels im Wesentlichen gleiche Zustandsparameter auf. Das durch die unterschiedlichen Strömungspfade in das zweite Sammelrohr 3 geleitete Kältemittel wird im zweiten Sammelrohr 3 wieder vermischt und anschließend gleichmäßig auf die verschiedenen Strömungspfade der zweiten Flut aufgeteilt. Das Kältemittel strömt durch die wiederum parallel zueinander angeordneten Strömungspfade vom zweiten Sammelrohr 3 zum ersten Sammelrohr 2 zurück. Das durch die verschiedenen Strömungspfade geleitete Kältemittel wird im unteren Bereich des ersten Sammelrohres 2 wieder vermischt. Der gesamte Kältemittelmassenstrom tritt durch den zweiten Kältemitteldurchlass 5, welcher im unteren Bereich des ersten Sammelrohres 2 angeordnet ist, aus dem Wärmeübertrager 1 aus. Das unter Abgabe von Wärme abgekühlte und zumindest teilweise verflüssigte Kältemittel liegt nunmehr flüssig oder zweiphasig vor. Vollständig verflüssigtes Kältemittel kann zudem noch unterkühlt sein, das heißt eine Temperatur aufweisen, welche geringer ist als die Kondensationstemperatur. Die Flächenverhältnisse der zwei Fluten unterscheiden sich bezüglich der Wärmeübertragungsflächen und der Querschnittsflächen der Strömungspfade aufgrund der sich verändernden Dichte des Kältemittels bei der Abkühlung und Kondensation.In 1 is a heat exchanger 1 shown in a double-flow design as a condenser / gas cooler in the refrigeration system mode according to the prior art. The heat exchanger 1 is preferably a component of a refrigerant circuit, not shown, of an air conditioning system of a motor vehicle. The gaseous refrigerant compressed by a refrigerant compressor passes through the first refrigerant passage at a high temperature 4 in the first manifold 2 of the heat exchanger 1 one. The first collection pipe 2 has a static separator 7 on which the manifold 2 divided into two independent and mutually sealed areas. The static separator 7 is designed for example as a sheet metal. In the upper area that is in the first manifold 2 introduced gaseous refrigerant evenly divided on different flow paths of the first tide. The flow paths are shown by arrows with solid lines. The refrigerant flows through the parallel flow paths in the flow direction 6 I from the first manifold 2 to the second manifold 3 , The flow channels or the partial mass flows of the refrigerant through which a divided refrigerant mass flow flows in parallel in the same direction are referred to as a flood. In this case, the partial mass flows of the refrigerant have substantially the same state parameters. This through the different flow paths in the second manifold 3 conducted refrigerant is in the second manifold 3 mixed again and then divided evenly on the different flow paths of the second tide. The refrigerant flows through the again parallel to each other arranged flow paths from the second manifold 3 to the first manifold 2 back. The refrigerant passed through the various flow paths becomes the lower portion of the first header 2 mixed again. The entire refrigerant mass flow passes through the second refrigerant passage 5 , which in the lower part of the first manifold 2 is arranged, from the heat exchanger 1 out. The cooled with release of heat and at least partially liquefied refrigerant is now liquid or two-phase. In addition, completely liquefied refrigerant may still be undercooled, that is to say have a temperature which is lower than the condensation temperature. The area ratios of the two floods are different with respect to the heat transfer areas and the cross-sectional areas of the flow paths due to the changing density of the refrigerant upon cooling and condensation.

2 zeigt ein statisches Trennelement 7 zur Anordnung innerhalb eines Sammelrohres 2, 3 nach dem Stand der Technik. Das durch Stanzen aus einem Blech gefertigte, einteilig ausgebildete statische Trennelement 7 weist eine ebene, geschlossen ausgebildete Fläche 8 auf, welche vollumfänglich von einer Umrandung 9 umgeben ist. Die geschlossene Fläche 8 ist mit einer geringeren Blechdicke als die Umrandung 9 ausgebildet, sodass die Umrandung 9 beiderseits der geschlossenen Fläche 8 erhaben ist. Das statische Trennelement 7 ist zudem in Bezug auf eine Symmetrieebene 10 symmetrisch ausgebildet. Die Umrandung 9 weist eine äußere Kontur auf, welche unter Beachtung von Toleranzen der inneren Kontur des Sammelrohres 2, 3 nachgebildet ist. Die Umrandung 9 ist zudem mit einem Arretierelement 11 und einem Halteelement 12 ausgebildet, welche an der äußeren Kontur der Umrandung 9 ausgebildet und auf der Symmetrieebene 10 angeordnet sind. Das Arretierelement 11 ist dabei gegenüberliegend zum Halteelement 12 ausgerichtet. Die statischen Trennelemente 7 werden bei der Fertigung des Wärmeübertragers 1 am Halteelement 12 gehalten und neben den Flachrohrprofilen, welche die Strömungspfade des Kältemittels zwischen den Sammelrohren 2, 3 bilden, in die geschlitzten Sammelrohre 2, 3 eingesteckt. Das Arretierelement 11 dient der Fixierung des Trennelementes 7 innerhalb des Sammelrohres 2, 3 während der Fertigung. Nach dem Einführen der Trennelemente 7 und den Flachrohrprofilen in die Sammelrohre 2, 3 werden die einzelnen Komponenten verlötet. Die breit ausgebildete Umrandung 9 des Trennelementes 7 ermöglicht dabei ein einfaches Verlöten. Das statische Trennelement 7 verschließt den Strömungsquerschnitt des Sammelrohres 2, 3. 2 shows a static separator 7 for arrangement within a manifold 2 . 3 According to the state of the art. The one-piece formed by stamping from a sheet metal, formed static separator 7 has a flat, closed trained surface 8th on, which completely from a border 9 is surrounded. The closed area 8th is with a smaller sheet thickness than the border 9 designed so that the border 9 on both sides of the closed area 8th is sublime. The static separator 7 is also in relation to a plane of symmetry 10 formed symmetrically. The border 9 has an outer contour, which takes into account tolerances of the inner contour of the manifold 2 . 3 recreated is. The border 9 is also equipped with a locking element 11 and a holding element 12 formed, which on the outer contour of the border 9 trained and on the plane of symmetry 10 are arranged. The locking element 11 is opposite to the holding element 12 aligned. The static dividers 7 be in the production of the heat exchanger 1 on the holding element 12 held and next to the flat tube profiles, which the flow paths of the refrigerant between the headers 2 . 3 form, in the slotted headers 2 . 3 plugged in. The locking element 11 serves to fix the separating element 7 inside the manifold 2 . 3 during production. After insertion of the separating elements 7 and the flat tube profiles in the headers 2 . 3 The individual components are soldered. The wide trained border 9 of the separating element 7 allows easy soldering. The static separator 7 closes the flow cross-section of the manifold 2 . 3 ,

In 3a ist ein dreiflutiger Wärmeübertrager 1 mit Trennelementen 13 in beiden Sammelrohren 2, 3 beim Betrieb im Kälteanlagenmodus sowie im Wärmepumpenmodus dargestellt. Im Unterschied zur Ausbildung nach 1 sind die Trennelemente 13 beweglich, während das Trennelement 7 aus 1 statisch ist. Die Strömungsrichtung 6 I des Kältemittels im Kälteanlagenmodus wird durch Pfeile mit durchgezogenen Linien, die Strömungsrichtung 6 II des Kältemittels im Wärmepumpenmodus durch Pfeile mit gestrichelten Linien angedeutet. Die Sammelrohre 2, 3 sind an ihren Enden jeweils mittels eines Stopfens zum Abdichten zur Umgebung ausgebildet.In 3a is a three-flow heat exchanger 1 with dividers 13 in both headers 2 . 3 when operating in refrigeration system mode and in heat pump mode. Unlike the training to 1 are the dividers 13 movable while the separating element 7 out 1 is static. The flow direction 6 I of the refrigerant in the refrigeration system mode is indicated by arrows with solid lines, the flow direction 6 II of the refrigerant in the heat pump mode indicated by arrows with dashed lines. The headers 2 . 3 are each formed at their ends by means of a plug for sealing to the environment.

Die Trennelemente 13 sind derart geschaltet, dass das Kältemittel, ähnlich 1, durch den ersten Kältemitteldurchlass 4 in das erste Sammelrohr 2 geleitet wird und durch die parallel ausgerichteten Strömungspfade der ersten Flut zum zweiten Sammelrohr 3 strömt. Das Trennelement 13 im ersten Sammelrohr 2 verschließt das Sammelrohr 2 derart, dass das Sammelrohr 2 zwei voneinander abgetrennte Bereiche aufweist. Das Kältemittel wird im oberen Bereich des zweiten Sammelrohres 3 vermischt und in die zweite Flut umgelenkt.The separating elements 13 are switched so that the refrigerant, similar 1 , through the first refrigerant passage 4 in the first manifold 2 is guided and through the parallel flow paths of the first flood to the second manifold 3 flows. The separating element 13 in the first manifold 2 closes the manifold 2 such that the manifold 2 has two separate areas. The refrigerant is in the upper part of the second manifold 3 mixed and diverted into the second tide.

Die zweite Flut wird vom Kältemittel in entgegengesetzter Richtung der ersten Flut durchströmt. Das Kältemittel wird im unteren Bereich des ersten Sammelrohres 2 vermischt und in die dritte Flut umgelenkt. Anschließend wird die dritte Flut vom Kältemittel in paralleler Richtung der ersten Flut durchströmt, im unteren Bereich des zweiten Sammelrohres 3 vermischt und tritt als Kältemittelmassenstrom durch den zweiten Kältemitteldurchlass 5 aus dem Wärmeübertrager 1 aus. Im Kälteanlagenmodus strömt das Kältemittel im Wesentlichen von oben nach unten durch den dreiflutig betriebenen Wärmeübertrager 1. Die Flächenverhältnisse der Fluten, das heißt die Wärmeübertragungsflächen und die Querschnittsflächen der Strömungspfade sind an die sich verändernden Dichteverhältnisse des Kältemittels beim Durchströmen des Wärmeübertragers 1 angepasst.The second flood is flowed through by the refrigerant in the opposite direction of the first flood. The refrigerant is at the bottom of the first manifold 2 mixed and diverted into the third tide. Subsequently, the third flood is flowed through by the refrigerant in the parallel direction of the first flood, in the lower region of the second manifold 3 mixed and passes as a refrigerant mass flow through the second refrigerant passage 5 from the heat exchanger 1 out. In the refrigeration system mode, the refrigerant flows essentially from top to bottom through the three-way heat exchanger 1 , The area ratios of the floods, that is, the heat transfer surfaces and the cross-sectional areas of the flow paths are due to the changing density ratios of the refrigerant as it flows through the heat exchanger 1 customized.

Im Vergleich zum Kälteanlagenmodus wird der Wärmeübertrager 1 im Wärmepumpenmodus einflutig vom Kältemittel in Strömungsrichtung 6 II im Wesentlichen von unten nach oben durchströmt. Die Strömungsrichtung 6 II des Kältemittels im Wärmepumpenmodus wird an Hand von Pfeilen mit gestrichelten Linien dargestellt. Die Strömungsrichtung des Kältemittels im Wärmepumpenmodus kann auch von oben nach unten gerichtet sein, während das Kältemittel dann im Kälteanlagenmodus von unten nach oben strömt.Compared to the refrigeration system mode, the heat exchanger 1 in heat pump mode, one-flow from the refrigerant in the direction of flow 6 II flows substantially from bottom to top. The flow direction 6 II of the refrigerant in the heat pump mode is represented by arrows with dashed lines. The flow direction of the refrigerant in the heat pump mode may also be directed from top to bottom, while the refrigerant then flows in the refrigeration system mode from bottom to top.

Das Kältemittel tritt durch den zweiten Kältemitteldurchlass 5 in das zweite Sammelrohr 3 des Wärmeübertragers 1 ein. Das Trennelement 13 im zweiten Sammelrohr 3 ist geöffnet, das heißt die beiden im Sammelrohr 3 ausgebildeten Bereiche sind fluidtechnisch miteinander verbunden. Das Kältemittel wird auf alle die Sammelrohre 2, 3 verbindenden Strömungspfade des Wärmeübertragers 1 aufgeteilt, sodass das Kältemittel den Wärmeübertrager 1 einflutig durchströmt. Im ersten Sammelrohr 2, in welchem das Trennelement 13 ebenfalls geöffnet ist und die beiden ausgebildeten Bereiche fluidtechnisch miteinander verbunden sind, werden die Teilmassenströme des Kältemittels miteinander vermischt. Anschließend strömt das Kältemittel durch den zweiten Kältemitteldurchlass 5 aus dem Wärmeübertrager 1 aus.The refrigerant passes through the second refrigerant passage 5 in the second manifold 3 of the heat exchanger 1 one. The separating element 13 in the second manifold 3 is open, that means the two in the manifold 3 trained areas are fluidly interconnected. The refrigerant is applied to all the manifolds 2 . 3 connecting flow paths of the heat exchanger 1 split so that the refrigerant is the heat exchanger 1 flows in one-flow. In the first manifold 2 in which the separating element 13 is also open and the two trained areas are fluidly connected to each other, the partial mass flows of the refrigerant are mixed together. Subsequently, the refrigerant flows through the second refrigerant passage 5 from the heat exchanger 1 out.

Mit Hilfe der Ausbildung der Trennelemente 13 wird die Anzahl nacheinander durchströmter Fluten, zum Beispiel im Kälteanlagenmodus im Vergleich zum Wärmepumpenmodus, variiert. Die Wärmeübertragungsfläche und der Strömungsquerschnitt des Kältemittels sind dynamisch veränderbar und können an die jeweiligen Betriebszustände und äußere Bedingungen angepasst werden.With the help of the formation of the separating elements 13 the number of successively flowed floods, for example in the refrigeration plant mode compared to the heat pump mode, is varied. The heat transfer surface and the flow cross section of the refrigerant are dynamically changeable and can be adapted to the respective operating states and external conditions.

Die die Strömungspfade des Kältemittels zwischen den Sammelrohren 2, 3 bildenden Flachrohrprofile weisen eine Profiltiefe von weniger als 20 mm auf, wobei Profiltiefen von 16 mm ± 2 mm oder 12 mm ± 2 mm bevorzugt werden. Luftseitig wird die wärmeübertragende Fläche durch die Flachrohrprofile mit dazwischen angeordneten Rippen ausgebildet. Die Rippen weisen dabei die gleiche Profiltiefe wie die Flachrohre auf. Bei der Ausbildung eines zweiflutigen Wärmeübertragers 1 werden beispielsweise Flachrohrprofile mit einer Profiltiefe von 16 mm ± 2 mm oder 12 mm ± 2 mm verwendet. Das Verhältnis der Flachrohranzahl der ersten Flut zur Flachrohranzahl der zweiten Flut in Strömungsrichtung des Kältemittels beim Betrieb im Kälteanlagenmodus liegt zwischen 3 und 5. Das bevorzugte Verhältnis liegt dabei zwischen 3,5 und 4,5. Bei der Ausbildung eines vierflutigen Wärmeübertragers werden beispielsweise Flachrohrprofile mit einer Profiltiefe von 16 mm ± 1 mm eingesetzt. Die Flachrohranzahlen der ersten bis zur vierten Flut in Strömungsrichtung des Kältemittels beim Betrieb im Kälteanlagenmodus stehen im Verhältnis von 19:13:10:6 zueinander.The flow paths of the refrigerant between the headers 2 . 3 forming flat tube profiles have a profile depth of less than 20 mm, with profile depths of 16 mm ± 2 mm or 12 mm ± 2 mm are preferred. On the air side, the heat-transferring surface is formed by the flat tube profiles with ribs arranged therebetween. The ribs have the same profile depth as the flat tubes. In the formation of a double-flow heat exchanger 1 For example, flat tube profiles with a profile depth of 16 mm ± 2 mm or 12 mm ± 2 mm are used. The ratio of the number of flat tubes of the first flow to the number of flat tubes of the second flow in the direction of flow of the Refrigerant when operating in refrigeration mode is between 3 and 5. The preferred ratio is between 3.5 and 4.5. When forming a four-flow heat exchanger, for example, flat tube profiles with a profile depth of 16 mm ± 1 mm are used. The numbers of flat tubes of the first to fourth floods in the flow direction of the refrigerant when operating in the refrigeration system mode are in the ratio of 19: 13: 10: 6 to each other.

Der erste Kältemitteldurchlass 4 ist mit einem ebenfalls nicht dargestellten als Kältemittelleitung ausgebildeten Rohr verbunden. Das Rohr weist einen inneren Durchmesser auf, welcher größer ist als 10 mm und bevorzugt 16 mm ± 1 mm beträgt. Der zweite Kältemitteldurchlass 5 ist auch mit einem nicht dargestellten als Kältemittelleitung ausgebildeten Rohr verbunden. Das Rohr weist einen inneren Durchmesser auf, welcher größer ist als 6 mm und bevorzugt 10 mm ± 1 mm oder 13 mm ± 1 mm oder 16 mm ± 1 mm beträgt.The first refrigerant passage 4 is connected to a likewise not shown formed as a refrigerant pipe pipe. The tube has an inner diameter which is greater than 10 mm and preferably 16 mm ± 1 mm. The second refrigerant passage 5 is also connected to a pipe, not shown, designed as a refrigerant pipe. The tube has an inner diameter which is greater than 6 mm and preferably 10 mm ± 1 mm or 13 mm ± 1 mm or 16 mm ± 1 mm.

Die Sammelrohre 2, 3 sind einteilig oder zweiteilig ausgebildet und weisen eine Breite beziehungsweise einen Durchmesser auf, welcher größer ist als die Profiltiefe der Flachrohre. Neben mindestens einem Trennelement 13 zum Verschließen des Strömungsquerschnittes des Sammelrohres 2, 3 und der möglichen Unterteilung des Sammelrohres 2, 3 in abgetrennte Volumen, weist jedes Sammelrohr 2, 3 vier nicht dargestellte Stopfen zum Abdichten des Sammelrohres 2, 3 zur Umgebung auf.The headers 2 . 3 are formed in one piece or two parts and have a width or a diameter which is greater than the profile depth of the flat tubes. In addition to at least one separating element 13 for closing the flow cross-section of the manifold 2 . 3 and the possible subdivision of the manifold 2 . 3 in separate volumes, shows each manifold 2 . 3 four plugs not shown for sealing the manifold 2 . 3 to the environment.

In den 3b, 3c sind die Trennelemente 13 aus 3a jeweils im Detail mit einem geradlinig beweglichen Verschlusselement 14 dargestellt.In the 3b . 3c are the dividers 13 out 3a each in detail with a rectilinearly movable closure element 14 shown.

Die Trennung der Fluten erfolgt in den Sammelrohren 2, 3 mittels der mechanischen, differenzdruckgesteuerten beweglichen Trennelemente 13, welche als Ventile beim Betrieb des Wärmeübertragers 1 im Kälteanlagenmodus geschlossen und im Wärmepumpenmodus geöffnet sind. Die beweglichen Trennelemente 13 sind dabei ähnlich wie Rückschlagventile ausgebildet.The separation of the floods takes place in the headers 2 . 3 by means of the mechanical, differential pressure controlled movable separating elements 13 , which as valves during operation of the heat exchanger 1 closed in chiller mode and opened in heat pump mode. The movable dividers 13 are designed similarly as check valves.

Die beweglichen Trennelemente 13 dienen dem Unterteilen der Sammelrohre 2, 3 in zwei Bereiche mit voneinander getrennten Volumen für den Betrieb im Kälteanlagenmodus beziehungsweise dem fluidtechnischen miteinander Verbinden der Bereiche zu einem gemeinsamen Volumen im Wärmepumpenmodus. 3b zeigt die Trennelemente 13 jeweils im geschlossenen Zustand, in welchem die Sammelrohre 2, 3 zwei voneinander getrennte Volumen aufweisen, während in 3c die Trennelemente 13 im geöffneten Zustand dargestellt sind.The movable dividers 13 serve to divide the headers 2 . 3 in two areas with separate volumes for operation in the refrigeration system mode or the fluidic interconnecting the areas to a common volume in the heat pump mode. 3b shows the dividers 13 each in the closed state, in which the headers 2 . 3 have two separate volumes, while in 3c the separating elements 13 are shown in the open state.

Jedes Trennelement 13 umfasst ein geradlinig bewegliches Verschlusselement 14 und ein Anschlagselement 15. Im geschlossenen Zustand des Trennelementes 13 liegt das Verschlusselement 14 am Anschlagselement 15 an.Each separator 13 comprises a rectilinearly movable closure element 14 and a stopper member 15 , In the closed state of the separating element 13 lies the closure element 14 on the stop element 15 at.

Beim Betrieb des Wärmeübertragers 1 im Kälteanlagenmodus sind die als geradlinig bewegliche Verschlusselemente 14 mit einem Anschlagselement 15 ausgebildeten Trennelemente 13 gemäß 3b geschlossen. Das nach der Verdichtung mit hohem Druck durch den ersten Kältemitteldurchlass 4 des Wärmeübertragers 1 in den oberen Bereich des ersten Sammelrohres 2 eintretende, gasförmige und heiße Kältemittel drückt das geradlinig bewegliche Verschlusselement 14 nach unten und wird in die Strömungspfade der ersten Flut aufgeteilt. Infolge des Druckverlustes beim Durchströmen der Strömungspfade der ersten Flut, dem Vermischen, Umlenken und Verteilen auf die Strömungspfade der zweiten Flut im zweiten Sammelrohr 3 und dem Durchströmen der Strömungspfade der zweiten Flut wird das Trennelement 13 im ersten Sammelrohr 2 auf beiden Seiten mit Kältemittel bei unterschiedlichen Drücken beaufschlagt, wobei der Differenzdruck das Verschlusselement 14 an das Anschlagselement 15 drückt und das Trennelement 13 verschließt. Auf gleiche Weise verhält es sich mit dem Trennelement 13 im zweiten Sammelrohr 3. Der Wärmeübertrager 1 wird folglich dreiflutig durchströmt. Das Kältemittel tritt nach der Wärmeabgabe durch den zweiten Kältemitteldurchlass 5 im flüssigen oder flüssig/dampfförmigen Zustand aus dem Wärmeübertrager 1 aus.When operating the heat exchanger 1 In refrigeration system mode, the shutter elements that can be moved in a straight line are 14 with a stop element 15 trained dividers 13 according to 3b closed. This after high-pressure compression by the first refrigerant passage 4 of the heat exchanger 1 in the upper area of the first manifold 2 entering, gaseous and hot refrigerant pushes the rectilinearly movable closure element 14 down and is split into the flow paths of the first tide. As a result of the pressure loss when flowing through the flow paths of the first flood, mixing, diverting and distributing to the flow paths of the second flood in the second manifold 3 and flowing through the flow paths of the second flood becomes the separating element 13 in the first manifold 2 On both sides with refrigerant at different pressures applied, wherein the differential pressure is the closure element 14 to the stop element 15 pushes and the separator 13 closes. The same applies to the separating element 13 in the second manifold 3 , The heat exchanger 1 is therefore flowed through in three streams. The refrigerant enters after the heat release through the second refrigerant passage 5 in the liquid or liquid / vapor state from the heat exchanger 1 out.

Beim Betrieb des Wärmeübertragers 1 im Wärmepumpenmodus sind die Trennelemente 13 mit den geradlinig beweglichen Verschlusselementen 14 gemäß 3c geöffnet. Das durch den zweiten Kältemitteldurchlass 5 in den unteren Bereich des zweiten Sammelrohres 3 des Wärmeübertragers 1 eintretende, zweiphasige Kältemittel drückt das geradlinig bewegliche Verschlusselement 14 nach oben und wird in die Strömungspfade der drei Fluten aufgeteilt. Das Kältemittel verteilt sich durch das gesamte zweite Sammelrohr 3 in die Strömungspfade des Wärmeübertragers 1 und durchströmt alle Strömungspfade parallel. Infolge des Druckes des eintretenden Kältemittels wird das Verschlusselement 14 vom Anschlagselement 15 weggedrückt. Das Trennelement 13 ist geöffnet. Da infolge des Druckverlustes vom Eintritt des Kältemittels durch den zweiten Kältemitteldurchlass 5 bis zum Austritt des Kältemittels durch den ersten Kältemitteldurchlass 4 die Drücke auf der oberen Seite der Verschlusselemente 14 immer geringer sind als auf der Unterseite, bleiben die Verschlusselemente 14 im Wärmepumpenmodus aufgrund des Differenzdruckes geöffnet. Der Wärmeübertrager 1 wird folglich einflutig durchströmt. Das Kältemittel tritt nach der Wärmeaufgabe durch den ersten Kältemitteldurchlass 4 im gasförmigen Zustand aus dem Wärmeübertrager 1 aus.When operating the heat exchanger 1 in heat pump mode are the separators 13 with the straight-line shutter elements 14 according to 3c open. This through the second refrigerant passage 5 in the lower area of the second manifold 3 of the heat exchanger 1 entering, two-phase refrigerant pushes the rectilinearly movable closure element 14 upward and is divided into the flow paths of the three floods. The refrigerant is distributed throughout the entire second manifold 3 into the flow paths of the heat exchanger 1 and flows through all the flow paths in parallel. Due to the pressure of the incoming refrigerant, the closure element becomes 14 from the stop element 15 pushed away. The separating element 13 it is open. Because of the pressure loss from entering the refrigerant through the second refrigerant passage 5 until the exit of the refrigerant through the first refrigerant passage 4 the pressures on the upper side of the closure elements 14 are always lower than on the bottom, the closure elements remain 14 opened in heat pump mode due to the differential pressure. The heat exchanger 1 is thus flowed through in a single flow. The refrigerant passes through the first refrigerant passage after heat application 4 in the gaseous state from the heat exchanger 1 out.

Die geradlinig beweglichen Verschlusselemente 14 sind dabei derart ausgelegt, dass die resultierende Kraft aus Schwerkraft, Strömungskräften und Druckkräften ein Öffnen und Schließen bewirkt. The linearly movable closing elements 14 are designed such that the resulting force of gravity, flow forces and compressive forces causes an opening and closing.

4a zeigt die Anordnung des beweglichen Trennelementes 13 innerhalb eines Sammelrohres 2, 3 im zusammengebauten Zustand des Wärmeübertragers 1. Der dargestellte Ausschnitt des Sammelrohres 2, 3 weist einen Kältemitteldurchlass 4, 5 und eine geschlitzte Außenwandung auf. Durch die geschlitzten Öffnungen 16 in der Außenwandung sind die die Strömungspfade der Fluten ausbildenden Flachrohrprofile 17 eingeführt. Die Flachrohrprofile 17 werden dabei mindestens mit einer Einstecktiefe von bis zu 10 mm, bevorzugt 8 mm, in die Sammelrohre 2, 3 eingesteckt. Das bewegliche Trennelement 13 wird ebenfalls durch eine allerdings nicht dargestellte geschlitzte Öffnung in das Sammelrohr 2, 3 eingeschoben. 4a shows the arrangement of the movable separating element 13 within a manifold 2 . 3 in the assembled state of the heat exchanger 1 , The illustrated section of the manifold 2 . 3 has a refrigerant passage 4 . 5 and a slotted outer wall. Through the slotted openings 16 in the outer wall are the flow paths of the floods forming flat tube profiles 17 introduced. The flat tube profiles 17 are at least with a depth of insertion of up to 10 mm, preferably 8 mm, in the headers 2 . 3 plugged in. The movable separating element 13 is also through a slotted opening, however, not shown in the manifold 2 . 3 inserted.

Die Flachrohrprofile 17 und das das Anschlagselement 15 bildende Umlenkblech des Trennelementes 13 werden mit der Außenwandung des Sammelrohres 2, 3 verlötet. Das Umlenkblech 15 ist mit dem Arretierelement 11 in der Außenwandung arretiert. Das Arretierelement 11 ist dabei auf der der geschlitzten Öffnungen 16 zum Einführen des Trennelementes 13 in das Sammelrohr 2, 3 gegenüberliegenden Seite in die Außenwandung eingesteckt. Das als Schließblech ausgebildete geradlinig bewegliche Verschlusselement 14 liegt nicht am Anschlagselement 15 an, im Weiteren auch als Umlenkblech bezeichnet, das bewegliche Trennelement 13 ist geöffnet. Im geöffneten Zustand des Trennelementes 13 liegt das bewegliche Verschlusselement 14 am in das Sammelrohr 2, 3 eingesteckten Flachrohrprofil 17 an. Das Flachrohrprofil 17 ist somit gleichzeitig als Anschlag für das Verschlusselement 14 im geöffneten Zustand des Trennelementes 13 ausgebildet.The flat tube profiles 17 and that the stop element 15 forming baffle of the separating element 13 be with the outer wall of the manifold 2 . 3 soldered. The baffle 15 is with the locking element 11 locked in the outer wall. The locking element 11 is on the slotted openings 16 for introducing the separating element 13 into the manifold 2 . 3 opposite side inserted into the outer wall. The trained as a strike plate rectilinear closure element 14 does not lie on the stop element 15 at, hereinafter also referred to as baffle, the movable separating element 13 it is open. In the opened state of the separating element 13 lies the movable closure element 14 in the collecting pipe 2 . 3 inserted flat tube profile 17 at. The flat tube profile 17 is thus at the same time as a stop for the closure element 14 in the opened state of the separating element 13 educated.

Das Trennelement 13 wird bei der Fertigung des Wärmeübertragers 1 am Halteelement 12 gehalten und in die geschlitzten Sammelrohre 2, 3 eingeführt. Das Arretierelement 11 dient, wie beim statischen Trennelement 7 aus 2, der Fixierung des Trennelementes 13 innerhalb des Sammelrohres 2, 3 während der Fertigung. Nach dem Einführen des Trennelementes 13 in die Sammelrohre 2, 3 werden die Komponenten Sammelrohr 2, 3, Flachrohrprofile 17 und Anschlagselement 15 miteinander verlötet.The separating element 13 is used in the manufacture of the heat exchanger 1 on the holding element 12 held and into the slotted headers 2 . 3 introduced. The locking element 11 serves as the static separator 7 out 2 , the fixation of the separating element 13 inside the manifold 2 . 3 during production. After insertion of the separating element 13 in the headers 2 . 3 the components are manifold 2 . 3 , Flat tube profiles 17 and stop element 15 soldered together.

In den 4b, 4c ist das bewegliche Trennelement 13 aus 4a im Detail dargestellt, wobei 4b eine Vorderansicht und 4c eine Rückansicht des Trennelementes 13 zeigt. Das bewegliche Trennelement 13 weist mit dem Schließblech 14 und dem Umlenkblech 15 zwei voneinander getrennt ausgebildete Elemente auf, welche bevorzugt durch Stanzen aus Blech gefertigt und in Bezug auf eine Symmetrieebene symmetrisch ausgebildet sind. Das Umlenkblech 15 ist aus einem lötbaren Material, bevorzugt AA3003, mit einer Beschichtung, bevorzugt aus AA4045, mit einer Materialstärke von mindestens 0,2 mm gefertigt. Die Stärke des Umlenkblechs kann dabei im Bereich von 0,2 mm bis 2,5 mm, bevorzugt in einem Bereich von 0,4 mm bis 2,3 mm, variieren. Das Schließblech 14 ist im Vergleich dazu aus einem nicht-lötbaren Material, bevorzugt Edelstahl, beispielsweise AlSi 304 ( DIN 1.4301 ), mit einer Materialstärke von mindestens 0,2 mm, bevorzugt in einem Bereich von 0,3 mm bis 0,5 mm, hergestellt.In the 4b . 4c is the movable separating element 13 out 4a shown in detail, where 4b a front view and 4c a rear view of the separating element 13 shows. The movable separating element 13 points with the strike plate 14 and the baffle 15 two separately formed elements, which are preferably made by stamping sheet metal and formed symmetrically with respect to a plane of symmetry. The baffle 15 is made of a solderable material, preferably AA3003, with a coating, preferably made of AA4045, with a material thickness of at least 0.2 mm. The thickness of the baffle may vary in the range of 0.2 mm to 2.5 mm, preferably in a range of 0.4 mm to 2.3 mm. The striking plate 14 is in comparison to a non-solderable material, preferably stainless steel, for example AlSi 304 ( DIN 1.4301 ), having a material thickness of at least 0.2 mm, preferably in a range of 0.3 mm to 0.5 mm.

Das Umlenkblech 15 weist randseitig eine umlaufende, äußere Kontur auf, welche unter Beachtung von Toleranzen der inneren Kontur des Sammelrohres 2, 3 nachgebildet ist. Zudem ist die äußere Kontur des Umlenkbleches 15 mit einem Arretierelement 11 und einem Halteelement 12 versehen, welche auf der Symmetrieebene angeordnet sind. Das Arretierelement 11 ist dabei gegenüberliegend zum Halteelement 12 ausgerichtet. Neben der äußeren Kontur weist das Umlenkblech 15 eine innere Kontur 18 in Form eines vierblättrigen Kleeblattes auf, welche als durchgehende Öffnung durch das Umlenkblech 15 einen Strömungsquerschnitt freigibt. Die durchgehende Öffnung ist dabei senkrecht zur vom Umlenkblech 15 aufgespannten Ebene ausgerichtet. Das Schließblech 14 weist randseitig eine umlaufende, äußere Kontur 19 ebenfalls in Form des vierblättrigen Kleeblattes auf, welche unter Beachtung von Toleranzen der inneren Kontur 18 des Umlenkbleches 15 nachgebildet ist. Die äußere Kontur 19 des Schließbleches 14 weist dabei größere Abmessungen auf als die innere Kontur 18 des Umlenkbleches 15, sodass das Schließblech 14 im geschlossenen Zustand des Trennelementes 13 am Umlenkblech 15 anliegt. Dabei wird die gesamte innere Kontur 18 des Umlenkbleches 15 von der äußeren Kontur 19 des Schließbleches 14 überdeckt. Die Toleranzen der Abmessungen der äußeren Kontur 19 des Schließbleches 14 und der inneren Kontur 18 des Umlenkbleches 15 liegen bei etwa 0,1 mm, sodass ein Spalt zwischen dem Sammelrohr 2, 3 und dem Schließblech 14 die Bewegung des Schließbleches 14 erlaubt.The baffle 15 has on the edge a circumferential outer contour, which takes into account tolerances of the inner contour of the manifold 2 . 3 is modeled. In addition, the outer contour of the baffle 15 with a locking element 11 and a holding element 12 provided, which are arranged on the plane of symmetry. The locking element 11 is opposite to the holding element 12 aligned. In addition to the outer contour has the baffle 15 an inner contour 18 in the form of a four-leaf clover, which as a continuous opening through the baffle 15 opens a flow cross-section. The through hole is perpendicular to the baffle 15 aligned plane. The striking plate 14 has a peripheral peripheral contour 19 also in the form of the four-leaf clover, which takes into account tolerances of the inner contour 18 of the deflector 15 is modeled. The outer contour 19 of the strike plate 14 has larger dimensions than the inner contour 18 of the deflector 15 so that the strike plate 14 in the closed state of the separating element 13 at the baffle 15 is applied. This will be the entire inner contour 18 of the deflector 15 from the outer contour 19 of the strike plate 14 covered. The tolerances of the dimensions of the outer contour 19 of the strike plate 14 and the inner contour 18 of the deflector 15 are about 0.1 mm, leaving a gap between the manifold 2 . 3 and the strike plate 14 the movement of the strike plate 14 allowed.

Die innere Kontur 18 des Umlenkbleches 15 und die äußere Kontur 19 des Schließbleches 14 sind im Wesentlichen rund und weisen einerseits Ausformungen 20 und andererseits Einschnitte 21 auf. Das Schließblech 14 ist an der äußeren Kontur 19 mit vier Einschnitten 21 versehen, welche sich gleichmäßig zueinander beabstandet, vom Außenrand ausgehend, in Richtung des Mittelpunktes des Schließbleches 14 erstrecken. Dabei enden die Einschnitte 21 nach etwa einem Drittel des Durchmessers der Grundfläche des Schließbleches 14, sodass die durch die Einschnitte 21 entstehenden Teilbereiche des Schließbleches 14 im zum Mittelpunkt hin ausgerichteten Bereich zusammenhängend ausgebildet sind. Die Fläche der durch die Einschnitte 21 von der ursprünglichen im Wesentlichen runden äußeren Form des Schließbleches 14 abzuziehenden Fläche ist dabei geringer als die Gesamtfläche eines Schließbleches mit gleichem Durchmesser ohne Einschnitte. Das Schließblech 14 ist gemäß 4c mit einem Führungselement 22 versehen. Das Führungselement 22 ist dabei senkrecht zur vom Schließblech 14 aufgespannten Ebene ausgerichtet und sich vom Mittelpunkt des Schließbleches 14 in Längsrichtung L erstreckend angeordnet. Das die Form eines Stiftes aufweisende Führungselement 22 ist mit einem vom runden Querschnitt abweichenden Querschnitt ausgebildet, welcher beispielsweise mehreckig oder oval ausgebildet sein kann.The inner contour 18 of the deflector 15 and the outer contour 19 of the strike plate 14 are essentially round and have on the one hand formations 20 and on the other hand cuts 21 on. The striking plate 14 is at the outer contour 19 with four cuts 21 provided, which is evenly spaced from each other, starting from the outer edge, in the direction of the center of the striking plate 14 extend. The incisions end here 21 after about one third of the diameter of the base of the strike plate 14 so that through the cuts 21 resulting portions of the strike plate 14 im to the center aligned aligned area are formed. The area of the incisions 21 from the original essentially round outer shape of the strike plate 14 deducted area is less than the total area of a strike plate with the same diameter without cuts. The striking plate 14 is according to 4c with a guide element 22 Mistake. The guide element 22 is perpendicular to the strike plate 14 aligned plane and aligned from the center of the strike plate 14 arranged extending in the longitudinal direction L. The form of a pin having guide element 22 is formed with a deviating from the circular cross section, which may for example be polygonal or oval.

Das Umlenkblech 15 weist an der inneren Kontur 18 vier Ausformungen 20 auf, welche sich gleichmäßig zueinander beabstandet, von außen in Richtung des Mittelpunktes des Umlenkbleches 15 erstrecken. Dabei enden die Ausformungen 20 jeweils nach etwa einem Drittel des Durchmessers der inneren Kontur 18 des Umlenkbleches 15. Die Abmessungen der Ausformungen 20 des Umlenkbleches 15 entsprechen dabei den Abmessungen der Einschnitte 21 des Schließbleches 14 zuzüglich der Toleranzen für die Überlappung der Konturen 18, 19 zum Verschließen des Trennelementes 13.The baffle 15 indicates the inner contour 18 four formations 20 on, which is equally spaced from each other, from the outside in the direction of the center of the baffle 15 extend. The formations end here 20 each after about one third of the diameter of the inner contour 18 of the deflector 15 , The dimensions of the formations 20 of the deflector 15 correspond to the dimensions of the incisions 21 of the strike plate 14 plus the tolerances for overlapping the contours 18 . 19 for closing the separating element 13 ,

Die Ausformungen 20 der inneren Kontur 18 des Umlenkbleches 15 und das Führungselement 22 des Schließbleches 14 sind jeweils derart ausgebildet, dass das Führungselement 22 an den Stirnseiten der Ausformungen 20 anliegt und dadurch bei der Bewegung geführt wird. Das Schließblech 14 wird dabei verdrehsicher gegenüber dem Umlenkblech 15 gehaltert, da das Führungselement 22 den vom runden Querschnitt abweichenden, gemäß 4c einen quadratischen, Querschnitt aufweist. Die geraden Stirnseiten der Ausformungen 20 der inneren Kontur 18 des Umlenkbleches 15 liegen an den Seitenkanten des quadratischen Querschnitts des Führungselementes 22 flächig an, sodass das Führungselement 22 nur in seiner Längsrichtung L verschiebbar ist.The formations 20 the inner contour 18 of the deflector 15 and the guide element 22 of the strike plate 14 are each formed such that the guide element 22 on the front sides of the formations 20 is applied and thereby guided during the movement. The striking plate 14 is thereby against rotation against the baffle 15 held, because the guide element 22 the deviating from the round cross section, according to 4c has a square, cross-section. The straight faces of the formations 20 the inner contour 18 of the deflector 15 lie on the side edges of the square cross-section of the guide element 22 flat, so that the guide element 22 only in its longitudinal direction L is displaceable.

In den 5a, 5b, 5c, 5d, 5e ist das bewegliche Trennelement 13' in einer weiteren Ausführungsform dargestellt, wobei 5a eine Ansicht des einbaufähigen Trennelementes 13', 5b eine Explosionsdarstellung zur Ansicht der einzelnen Komponenten, die 5c, und 5d jeweils eine Schnittdarstellung und 5e eine Konstruktionsskizze in Draufsicht zeigen. 5c zeigt das Trennelement 13' im geöffneten und 5d im geschlossenen Zustand.In the 5a . 5b . 5c . 5d . 5e is the movable separating element 13 ' shown in a further embodiment, wherein 5a a view of the installable partition 13 ' . 5b an exploded view to view the individual components, the 5c , and 5d each a sectional view and 5e show a construction sketch in plan view. 5c shows the separator 13 ' in the open and 5d in the closed state.

Das Anschlagselement 15' weist die Fläche 8 mit der Umrandung 9 auf, welche wiederum mit einem Arretierelement 11 und ein Halteelement 12 ausgebildet ist. Die Fläche 8 ist mittig mit einer inneren Kontur 18' in Form einer kreisrunden Öffnung versehen. Die kreisrunde Öffnung erstreckt sich als Durchlass über einen Großteil der Fläche 8. Die Fläche 8 weist am Übergang zur Umrandung 9 gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete Führungselemente 23 auf. Die vier stufenförmig ausgebildeten Führungselemente 23 sind jeweils als Kreissegmente mit einer Stufe versehen. Die zum Kreismittelpunkt hin ausgerichteten, kreisbogenförmigen ersten Flächen der Stufe, welche auf der Fläche 8 aufsitzen, dienen der Führung des geradlinig beweglichen Verschlusselementes 14'. Die zur Längsrichtung L ausgerichteten Flächen sowie die zum Kreismittelpunkt hin ausgerichteten, kreisbogenförmigen Flächen der Stufe, welche in Verbindung mit der Umrandung stehen, sind als Auflage und Befestigung des zweiten Anschlagselementes 24 ausgebildet. Das zweite Anschlagselement 24 wird bei der Fertigung beziehungsweise dem Zusammenbau konzentrisch zum Kreismittelpunkt der als Kreissegmente ausgebildeten Führungselemente 23 auf die Absätze der Stufen der Führungselemente 23 aufgelegt und verlötet. Das zweite Anschlagselement 24 ist dann in Höhe der Stufe beabstandet zum ersten Anschlagselement 15' angeordnet. Der Abstand der Anschlagselemente 15', 24 bestimmt dabei das Ausmaß der Bewegung des Verschlusselementes 14'.The stop element 15 ' indicates the area 8th with the border 9 on, which in turn with a locking element 11 and a holding element 12 is trained. The area 8th is centered with an inner contour 18 ' provided in the form of a circular opening. The circular opening extends as a passage over much of the area 8th , The area 8th points at the transition to the border 9 evenly distributed over the circumference arranged guide elements 23 on. The four step-shaped guide elements 23 are each provided as a circle segments with a step. The circle-center-oriented, circular arc-shaped first surfaces of the step, which on the surface 8th sit, serve the leadership of the rectilinearly movable closure element 14 ' , The aligned to the longitudinal direction L surfaces and the center of the circle aligned, circular arc-shaped surfaces of the step, which are in communication with the border, are as a support and attachment of the second stop element 24 educated. The second stop element 24 During production or assembly concentric with the center of the circle formed as a circle segments guide elements 23 on the heels of the steps of the guide elements 23 put on and soldered. The second stop element 24 is then at the level of the step spaced from the first stop element 15 ' arranged. The distance of the stop elements 15 ' . 24 determines the extent of movement of the closure element 14 ' ,

Im Zwischenraum zwischen der Fläche 8 des ersten Anschlagselementes 15', welches dem Umlenkblech 15' entspricht, und dem zweiten Anschlagselement 24 ist das geradlinig bewegliche Verschlusselement 14', welches dem Schließblech 14' entspricht, angeordnet. Das Verschlusselement 14' wird dabei beweglich zwischen den Anschlagselementen 15', 24 gehaltert und an den zum Kreismittelpunkt hin ausgerichteten, kreisbogenförmigen Flächen der ersten Stufe der Führungselemente 23 geführt. Die kreisbogenförmigen Flächen der ersten Stufe der Führungselemente 23 und die Seitenfläche des Verschlusselementes 14' korrespondieren miteinander und gewährleisten eine Führung.In the space between the surface 8th of the first stop element 15 ' which is the baffle 15 ' corresponds, and the second stop member 24 is the rectilinearly movable closure element 14 ' which is the strike plate 14 ' corresponds, arranged. The closure element 14 ' becomes movable between the stop elements 15 ' . 24 held and at the center of the circle aligned, circular arc-shaped surfaces of the first stage of the guide elements 23 guided. The arcuate surfaces of the first stage of the guide elements 23 and the side surface of the closure element 14 ' correspond with each other and ensure a leadership.

Das kreisrund ausgebildete zweite Anschlagselement 24 weist am äußeren Umfang angeordnete Öffnungen 25 in Form von Bohrungen oder Ausstanzungen auf. Der Radius des Anschlagselementes 24 entspricht dabei dem Radius der zum Kreismittelpunkt hin ausgerichteten, kreisbogenförmigen Fläche der Stufe des Führungselementes 23, welche in Verbindung mit der Umrandung stehen, zuzüglich einer Toleranz zum Montieren und miteinander Verlöten der Anschlagselemente 15', 24.The circular trained second stop element 24 has openings at the outer periphery 25 in the form of holes or punched on. The radius of the stop element 24 corresponds to the radius of the circular center point towards aligned, circular arc-shaped surface of the step of the guide element 23 , which are in connection with the border, plus a tolerance for mounting and soldering together the stop elements 15 ' . 24 ,

Die in Längsrichtung L ausgerichteten Öffnungen 25 sind derart am Anschlagselement 24 angeordnet und jeweils mit einem Durchmesser ausgebildet, dass beim Anliegen des Verschlusselementes 14' am Anschlagselement 24 nach 5c mindestens ein Teil der Öffnungen 25 oder die gesamten Öffnungen 25 vom Verschlusselement 14' nicht abgedeckt sind und geöffnet bleiben.The aligned in the longitudinal direction L openings 25 are so on the stop element 24 arranged and each formed with a diameter that when applying the closure element 14 ' on the stop element 24 to 5c at least a part of the openings 25 or the entire openings 25 from the closure element 14 ' are not covered and remain open.

Das Verschlusselement 14' ist zwischen zwei Endpositionen frei beweglich, wobei es in der ersten Endposition am ersten Anschlagselement 15' anliegt, was auch aus 5d hervorgeht, und die als Öffnung ausgebildete innere Kontur 18' verschließt. Der Durchmesser des Verschlusselementes 14' ist folglich größer als der Durchmesser der Öffnung. Das Verschlusselement 14' liegt auf der Fläche 8 auf. Das Trennelement 13' ist geschlossen. In der zweiten Endposition liegt das Verschlusselement 14' gemäß 5c am zweiten Anschlagselement 24 an und gibt die innere Kontur 18' des ersten Anschlagselementes 15' frei. Da gleichzeitig die Öffnungen 25 des zweiten Anschlagselementes 24 mindestens teilweise geöffnet bleiben, ermöglichen die offenen Bereiche der Öffnungen 25 einen Durchlass zwischen den Bereichen beiderseits des Trennelementes 13'. Zudem ist zwischen dem Umfang des Anschlagselementes 24 und der Umrandung 9 des Anschlagselementes 15' ein Spalt 26 ausgebildet, der in Umfangsrichtung des Anschlagselementes 24 lediglich durch die Führungselemente 23 unterbrochen ist. Der Spalt 26 stellt neben den Öffnungen 25 einen zusätzlichen Durchlass für das Fluid dar. Das Fluid strömt in der mit Pfeilen angedeuteten Strömungsrichtung 6 durch das Trennelement 13' hindurch. Das Trennelement 13' ist geöffnet.The closure element 14 ' is freely movable between two end positions, wherein it is in the first end position on the first stop element 15 ' whatever is wrong 5d emerges, and formed as an opening inner contour 18 ' closes. The diameter of the closure element 14 ' is therefore larger than the diameter of the opening. The closure element 14 ' lies on the surface 8th on. The separating element 13 ' is closed. In the second end position is the closure element 14 ' according to 5c on the second stop element 24 and gives the inner contour 18 ' of the first stop element 15 ' free. Because at the same time the openings 25 the second stop element 24 remain open at least partially, allow the open areas of the openings 25 a passage between the areas on either side of the partition 13 ' , In addition, between the periphery of the stop element 24 and the outline 9 the stop element 15 ' A gap 26 formed, in the circumferential direction of the stop element 24 only through the guide elements 23 is interrupted. The gap 26 poses next to the openings 25 an additional passage for the fluid. The fluid flows in the direction indicated by arrows flow direction 6 through the separating element 13 ' therethrough. The separating element 13 ' it is open.

Der geringer werdende Strömungsquerschnitt im Wärmeübertrager 1 in Strömungsrichtung des Kältemittels beim Betrieb im Kälteanlagenmodus, wie zu 3a anhand der Verhältnisse der Flachrohranzahl der Fluten und den Durchmessern der Kältemittelleitungen an den Kältemitteldurchlässen 4, 5 beschrieben, dient neben der Aufteilung der wärmeübertragenden Flächen für eine maximale Wärmeleistung bei minimalem Platzbedarf auch zur Verringerung des kältemittelseitigen Druckverlustes beim Durchströmen des Wärmeübertragers 1. In 6 ist ein Anschlussblock 28 mit einer Kurzschlussleitung 29 dargestellt. Neben dem auftretenden Druckverlust des Kältemittels beim Durchströmen der Fluten sowie dem Vermischen, Umlenken und Aufteilen in den Sammelrohren 2, 3 wird das Kältemittel auch beim Durchströmen des Anschlussblockes 28 der Kältemittelleitung 27 an den Kältemitteldurchlässen 4 gedrosselt. Dabei ist vor allem der Druckverlust beim Strömen durch den Anschlussblock 28 signifikant, welcher im Wärmepumpenmodus austrittsseitig angeordnet ist. Um den Druckverlust zu minimieren, wird der Anschlussblock entweder mit einem größeren Strömungsquerschnitt als ein herkömmlicher Anschlussblock ausgebildet oder der herkömmliche Anschlussblock 28 wird mit einer Kurzschlussleitung 29 versehen. Die Kurzschlussleitung 29 wird auch als „Jumpertube” bezeichnet und stellt einen Bypass vom Sammelrohr 2 zum Anschlussblock 28 dar. Damit wird der Strömungsquerschnitt des Kältemitteldurchlasses 4 zwischen dem Sammelrohr 2 und der Kältemittelleitung 27 um den Querschnitt der Kurzschlussleitung 29 erweitert, ohne den Strömungsquerschnitt des Kältemitteldurchlasses 4 selbst zu vergrößern. Der Druckverlust beim Austreten des Kältemittels aus dem Wärmeübertrager 1 wird reduziert.The decreasing flow cross-section in the heat exchanger 1 in the flow direction of the refrigerant when operating in the refrigeration system mode, such as 3a based on the ratios of the number of flat tubes and the diameters of the refrigerant lines at the refrigerant passages 4 . 5 described, is used in addition to the distribution of the heat transfer surfaces for maximum heat output with minimal space requirements and to reduce the refrigerant side pressure loss during flow through the heat exchanger 1 , In 6 is a terminal block 28 with a short circuit line 29 shown. In addition to the occurring pressure loss of the refrigerant when flowing through the floods and the mixing, diverting and splitting in the headers 2 . 3 the refrigerant also flows through the terminal block 28 the refrigerant line 27 at the refrigerant passages 4 throttled. It is mainly the pressure loss when flowing through the terminal block 28 significantly, which is located in the heat pump mode outlet side. To minimize pressure loss, the port block is formed either with a larger flow area than a conventional port block or the conventional port block 28 comes with a short circuit line 29 Mistake. The short circuit line 29 It is also called a "jam tube" and provides a bypass from the manifold 2 to the connection block 28 This is the flow cross-section of the refrigerant passage 4 between the manifold 2 and the refrigerant line 27 around the cross-section of the short-circuit line 29 extended, without the flow cross-section of the refrigerant passage 4 to enlarge itself. The pressure loss when the refrigerant exits the heat exchanger 1 is reduced.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
WärmeübertragerHeat exchanger
22
erstes Sammelrohrfirst manifold
33
zweites Sammelrohrsecond manifold
44
erster Kältemitteldurchlassfirst refrigerant passage
55
zweiter Kältemitteldurchlasssecond refrigerant passage
66
Strömungsrichtung KältemittelFlow direction of refrigerant
6I 6 I
Strömungsrichtung Kältemittel im KälteanlagenmodusFlow direction of refrigerant in refrigeration system mode
6II 6 II
Strömungsrichtung Kältemittel im WärmepumpenmodusFlow direction of refrigerant in heat pump mode
77
statisches Trennelementstatic separating element
88th
Flächearea
99
Umrandungborder
1010
Symmetrieebeneplane of symmetry
1111
Arretierelementlocking
1212
Halteelementretaining element
13, 13'13, 13 '
bewegliches Trennelementmovable separating element
14, 14'14, 14 '
geradlinig bewegliches Verschlusselement, Schließblechrectilinearly movable closure element, strike plate
15, 15'15, 15 '
Anschlagselement für Verschlusselement 14, UmlenkblechStop element for closure element 14 , Baffle
1616
geschlitzte Öffnung im Sammelrohr 2, 3 slotted opening in the manifold 2 . 3
1717
FlachrohrprofilFlat tube profile
18, 18'18, 18 '
innere Kontur des Umlenkbleches 15, 15' inner contour of the baffle 15 . 15 '
1919
äußere Kontur des Schließbleches 14 outer contour of the striking plate 14
2020
Ausformungen der inneren Kontur 18 Formations of the inner contour 18
2121
Einschnitte der äußeren Kontur 19 Incisions of the outer contour 19
22, 2322, 23
Führungselementguide element
2424
zweites Anschlagselement für Verschlusselement 14' second stop element for closure element 14 '
2525
Öffnungopening
2626
Spaltgap
2727
KältemittelleitungRefrigerant line
2828
Anschlussblockterminal block
2929
KurzschlussleitungShort-circuit line
LL
Längsrichtunglongitudinal direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1895255 B1 [0008] EP 1895255 B1 [0008]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • DIN 1.4301 [0063] DIN 1.4301 [0063]

Claims (16)

Wärmeübertrager (1) eines Kältemittelkreislaufes einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges, wobei die Klimaanlage für einen kombinierten Betrieb im Kälteanlagen- und Heizmodus ausgebildet ist, aufweisend – ein erstes Sammelrohr (2) und ein zweites Sammelrohr (3), welche beabstandet und parallel zueinander ausgerichtet angeordnet sind, – einen ersten Kältemitteldurchlass (4) und einen zweiten Kältemitteldurchlass (5) zum Durchströmen des Kältemittels, – Strömungspfade, welche als parallel zueinander angeordnete Fluid-Verbindungen zwischen den Sammelrohren (2, 3) ausgebildet sind und jeweils zu einer Flut zugeordnet sind, sowie – Mittel zur Unterteilung des inneren Volumens mindestens eines Sammelrohres (2, 3) in voneinander unabhängige Bereiche, wobei – der Wärmeübertrager (1) mehrflutig sowie bidirektional durchströmbar ausgebildet ist und die Strömungsrichtung des Kältemittels im Inneren des Wärmeübertragers (1) vom Betriebsmodus abhängig ist, – in Strömungsrichtung des Kältemittels im Kälteanlagenmodus – die erste Flut des Wärmeübertragers (1) einen größeren Strömungsquerschnitt sowie eine größere Wärmeübertragungsfläche aufweist als die letzte Flut und – der erste Kältemitteldurchlass (4) zum Einströmen des Kältemittels einen größeren oder gleich großen Strömungsquerschnitt aufweist wie der zweite Kältemitteldurchlass (5) zum Ausströmen des Kältemittels.Heat exchanger ( 1 ) of a refrigerant circuit of an air conditioning system of a motor vehicle, wherein the air conditioning system is designed for a combined operation in refrigeration and heating mode, comprising - a first manifold ( 2 ) and a second manifold ( 3 ), which are arranged spaced apart and aligned parallel to each other, - a first refrigerant passage ( 4 ) and a second refrigerant passage ( 5 ) to flow through the refrigerant, - flow paths, which are arranged as mutually parallel fluid connections between the headers ( 2 . 3 ) are formed and are each assigned to a flood, and - means for dividing the inner volume of at least one collecting tube ( 2 . 3 ) in independent areas, wherein - the heat exchanger ( 1 ) is formed mehrflutig and bi-directionally permeable and the flow direction of the refrigerant in the interior of the heat exchanger ( 1 ) is dependent on the operating mode, - in the flow direction of the refrigerant in the refrigeration system mode - the first flood of the heat exchanger ( 1 ) has a larger flow cross section and a larger heat transfer surface than the last flood and - the first refrigerant passage ( 4 ) for the inflow of the refrigerant has a larger or equal flow cross-section as the second refrigerant passage ( 5 ) to the outflow of the refrigerant. Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kältemitteldurchlass (4) zum Einströmen des Kältemittels beim Betrieb im Kälteanlagenmodus einen inneren Durchmesser von größer als 8 mm aufweist.Heat exchanger ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the first refrigerant passage ( 4 ) for flowing the refrigerant when operating in the refrigeration system mode has an inner diameter of greater than 8 mm. Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kältemitteldurchlass (5) zum Ausströmen des Kältemittels beim Betrieb im Kälteanlagenmodus einen inneren Durchmesser von größer als 6 mm aufweist.Heat exchanger ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the second refrigerant passage ( 5 ) for discharging the refrigerant when operating in the refrigeration system mode has an inner diameter of greater than 6 mm. Wärmeübertrager (1) eines Kältemittelkreislaufes einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges, aufweisend ein Sammelrohr (2), parallel zueinander angeordnete Strömungspfade sowie mindestens zwei Kältemitteldurchlässe, wobei – der Wärmeübertrager (1) bidirektional durchströmbar ausgebildet ist und die Strömungsrichtung des Kältemittels im Inneren des Wärmeübertragers (1) vom Betriebsmodus der Klimaanlage abhängig ist, – das Kältemittel je nach Strömungsrichtung die Strömungspfade, das Sammelrohr (2) und den Kältemitteldurchlass (4) nacheinander durchströmt sowie – der Kältemitteldurchlass (4) mit einem Anschlussblock (28) für den Anschluss einer Kältemittelleitung (27) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Sammelrohr (2) und dem Anschlussblock (28) eine als zusätzliche Fluid-Verbindung zum Kältemitteldurchlass (4) ausgebildete Kurzschlussleitung (29) angeordnet ist.Heat exchanger ( 1 ) of a refrigerant circuit of an air conditioning system of a motor vehicle, comprising a collecting pipe ( 2 ), parallel flow paths and at least two refrigerant passages, wherein - the heat exchanger ( 1 ) is bidirectionally permeable and the flow direction of the refrigerant in the interior of the heat exchanger ( 1 ) depends on the operating mode of the air conditioning, - the refrigerant depending on the flow direction, the flow paths, the manifold ( 2 ) and the refrigerant passage ( 4 ) flows through one after another and - the refrigerant passage ( 4 ) with a terminal block ( 28 ) for connecting a refrigerant line ( 27 ), characterized in that between the collecting pipe ( 2 ) and the terminal block ( 28 ) as an additional fluid connection to the refrigerant passage ( 4 ) formed short-circuit line ( 29 ) is arranged. Wärmeübertrager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die als Fluid-Verbindungen zwischen den Sammelrohren (2, 3) angeordneten Strömungspfade aus Flachrohrprofilen ausgebildet sind, wobei die Flachrohrprofile eine Tiefe von weniger als 20 mm aufweisen.Heat exchanger ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the fluid connections between the headers ( 2 . 3 ) arranged flow paths of flat tube profiles are formed, wherein the flat tube profiles have a depth of less than 20 mm. Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (1) zweiflutig durchströmbar ausgebildet ist, wobei in Strömungsrichtung des Kältemittels im Kälteanlagenmodus das Verhältnis der Anzahl der Flachrohrprofile der ersten Flut zur zweiten Flut im Bereich von 3 bis 5 liegt.Heat exchanger ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the heat exchanger ( 1 ) is designed to flow in two directions, wherein the ratio of the number of flat tube profiles of the first flood to the second flood is in the range of 3 to 5 in the flow direction of the refrigerant in the refrigeration system mode. Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (1) vierflutig durchströmbar ausgebildet ist, wobei in Strömungsrichtung des Kältemittels im Kälteanlagenmodus das Verhältnis der Anzahlen der Flachrohrprofile der nacheinander durchströmten Fluten 19:13:10:6 beträgt.Heat exchanger ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the heat exchanger ( 1 ) is designed to flow in four-flow, wherein the ratio of the numbers of flat tube profiles of successively flowed through flows 19: 13: 10: 6 in the flow direction of the refrigerant in the refrigeration system mode. Vorrichtung zur Unterteilung des inneren Volumens eines Sammelrohres (2, 3) und zur Strömungsumlenkung des Fluids im Sammelrohr (2, 3) eines Wärmeübertragers (1), dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Sammelrohres (2, 3) mindestens ein bewegliches Trennelement (13, 13') angeordnet ist, wobei das bewegliche Trennelement (13, 13') – auf dem Differenzdruckprinzip basierend ausgebildet ist und je nach Ausrichtung innerhalb des Sammelrohres (2, 3) und anliegender Druckdifferenz eine Öffnung freigibt oder verschließt, – ein bewegliches Verschlusselement (14, 14') und ein Anschlagselement (15, 15') aufweist, wobei das Verschlusselement (14, 14') im geschlossenen Zustand des Trennelementes (13, 13') am Anschlagselement (15, 15') anliegt.Device for subdividing the internal volume of a collecting tube ( 2 . 3 ) and for the flow deflection of the fluid in the manifold ( 2 . 3 ) of a heat exchanger ( 1 ), characterized in that within the collecting tube ( 2 . 3 ) at least one movable separating element ( 13 . 13 ' ) is arranged, wherein the movable separating element ( 13 . 13 ' ) - Based on the differential pressure principle is formed and depending on the orientation within the manifold ( 2 . 3 ) and adjoining pressure difference opens or closes an opening, - a movable closure element ( 14 . 14 ' ) and a stop element ( 15 . 15 ' ), wherein the closure element ( 14 . 14 ' ) in the closed state of the separating element ( 13 . 13 ' ) on the stop element ( 15 . 15 ' ) is present. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagselement (15, 15') eine innere Kontur (18, 18') aufweist, wobei die innere Kontur (18, 18') eine Öffnung als Strömungsquerschnitt für das Fluid ausbildet, welche durch das Verschlusselement (14) im geschlossenen Zustand des Trennelementes (13, 13') verschlossen wird.Apparatus according to claim 8, characterized in that the stop element ( 15 . 15 ' ) an inner contour ( 18 . 18 ' ), wherein the inner contour ( 18 . 18 ' ) forms an opening as a flow cross-section for the fluid, which through the closure element ( 14 ) in the closed state of the separating element ( 13 . 13 ' ) is closed. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (14, 14') in einer Längsrichtung L geradlinig beweglich ausgebildet ist.Apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that the closure element ( 14 . 14 ' ) is formed in a longitudinal direction L movable in a straight line. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (13, 13') Mittel zur Führung der Bewegung des beweglichen Verschlusselementes (14, 14') relativ zum Anschlagselement (15, 15') aufweist.Device according to one of claims 8 to 10, characterized in that the separating element ( 13 . 13 ' ) Means for guiding the movement of the movable closure element ( 14 . 14 ' ) relative to the stop element ( 15 . 15 ' ) having. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Kontur (18) des Anschlagselementes (15) mit Ausformungen (20) und das Verschlusselement (14) mit einem Führungselement (22) ausgebildet sind, wobei das Führungselement (22) die Form eines Stiftes aufweist, welcher sich senkrecht zur vom Verschlusselement (14) aufgespannten Ebene in Längsrichtung L erstreckend am Verschlusselement (14) angeordnet ist und an den Ausformungen (20) anliegend in Längsrichtung L beweglich gehaltert ist, sodass die Ausformungen (20) und das Führungselement (22) eine Führung für das bewegliche Verschlusselement (14) ausbilden.Device according to claim 11, characterized in that the inner contour ( 18 ) of the stop element ( 15 ) with formations ( 20 ) and the closure element ( 14 ) with a guide element ( 22 ) are formed, wherein the guide element ( 22 ) has the form of a pin which is perpendicular to the closure element ( 14 ) plane spanned in the longitudinal direction L extending on the closure element ( 14 ) is arranged and on the formations ( 20 ) is held movably in the longitudinal direction L, so that the formations ( 20 ) and the guide element ( 22 ) a guide for the movable closure element ( 14 ) train. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (13') mit Führungselementen (23) zur Führung des beweglichen Verschlusselementes (14') ausgebildet ist, wobei die Führungselemente (23) – gleichmäßig am Umfang der inneren Kontur (18') des Anschlagselementes (15') am Anschlagselement (15') angeordnet sind, – als Kreissegmente mit einer Stufe ausgebildet sind, wobei die zum Kreismittelpunkt hin ausgerichteten, kreisbogenförmigen Flächen der Stufe, welche auf dem Anschlagselement (15') aufsitzen, zur Führung des beweglichen Verschlusselementes (14') vorgesehen sind und mit der Seitenfläche des Verschlusselementes (14') korrespondieren, sowie – als Auflage und Befestigung eines zweiten Anschlagselementes (24) für das Verschlusselement (14') ausgebildet sind.Apparatus according to claim 11, characterized in that the separating element ( 13 ' ) with guide elements ( 23 ) for guiding the movable closure element ( 14 ' ) is formed, wherein the guide elements ( 23 ) - evenly around the circumference of the inner contour ( 18 ' ) of the stop element ( 15 ' ) on the stop element ( 15 ' ), are formed as circle segments with a step, wherein the circular center point towards aligned, circular arc-shaped surfaces of the step, which on the stop element ( 15 ' ), for guiding the movable closure element ( 14 ' ) are provided and with the side surface of the closure element ( 14 ' ), and - as a support and attachment of a second stop element ( 24 ) for the closure element ( 14 ' ) are formed. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Anschlagselement (24) – in Höhe der Stufe beabstandet zum ersten Anschlagselement (15') angeordnet ist, wobei das Verschlusselement (14') in Längsrichtung L zwischen den Anschlagselementen (15', 24) beweglich gehaltert ist, sowie – kreisrund ausgebildet ist und am äußeren Umfang angeordnete, in Längsrichtung L ausgerichtet Öffnungen (25) aufweist, wobei die Öffnungen (25) derart ausgebildet sind, dass beim Anliegen des Verschlusselementes (14') am Anschlagselement (24) mindestens jeweils ein Teil der Öffnung (25) einen Durchlass freigeben.Apparatus according to claim 13, characterized in that the second stop element ( 24 ) - at the level of the step spaced from the first stop element ( 15 ' ), wherein the closure element ( 14 ' ) in the longitudinal direction L between the stop elements ( 15 ' . 24 ) is movably supported, and - is formed circular and arranged on the outer circumference, aligned in the longitudinal direction L openings ( 25 ), wherein the openings ( 25 ) are formed such that when the closure element ( 14 ' ) on the stop element ( 24 ) at least one part of the opening ( 25 ) release a passage. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Führung der Bewegung des Verschlusselementes (14, 14') relativ zum Anschlagselement (15, 15') derart ausgebildet sind, eine Verdrehung des Verschlusselementes (14, 14') zu verhindern.Device according to one of claims 11 to 14, characterized in that the means for guiding the movement of the closure element ( 14 . 14 ' ) relative to the stop element ( 15 . 15 ' ) are formed such a rotation of the closure element ( 14 . 14 ' ) to prevent. Wärmeübertrager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb eines Sammelrohres (2, 3) eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15 ausgebildet ist, sodass der Strömungsquerschnitt und/oder die Wärmeübertragungsfläche dynamisch veränderbar sind.Heat exchanger ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that within a collecting tube ( 2 . 3 ), a device according to one of claims 8 to 15 is formed, so that the flow cross-section and / or the heat transfer surface are dynamically changeable.
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